Een deel van de mWA onder de nachthemel. Credit: Goldsmith/MWA Collaboration/Curtin University
Sterrenkundigen doen met de Murchison Widefield Array (MWA) radiotelescoop in Australië pogingen om een signaal op te vangen van neutraal waterstofgas, het gas waaruit het merendeel van de materie bestond in de zogeheten ‘donkere eeuwen’ van het vroege heelal. De laatste waarnemingen met de MWA hebben dat signaal nog niet laten zien, maar wel heeft men een nieuwe limiet weten te stellen voor de sterkte van het signaal – lees hier het vakartikel erover, te verschijnen in The Astrophysical Journal. De donkere eeuwen van het heelal begonnen 380.000 jaar na de oerknal, toen het moment van ‘het oppervlak van de laatste verstrooiing‘ aanbrak, het moment dat het heelal door z’n uitdijing genoeg was afgekoeld om de positief geladen protonen en de negatief geladen elektronen te koppelen (‘recombineren’) aan elkaar, zodat ze neutraal waterstof konden vormen.
Voorstelling van de verschillende periodes in het heelal. Credit: NAOJ/ NOAO.
Vanaf dat moment hadden de fotonen een vrije doortocht en vormden ze de straling die we nu waarnemen als de kosmische microgolf-achtergrondstraling. Die achtergrondstraling is waargenomen door ruimtetelescopen zoals WMAP en Planck, maar van het neutrale waterstof uit de donkere eeuwen is tot nu toe nog niets vernomen. Dát die periode de donkere eeuwen wordt genoemd, wekt wellicht verbazing als je leest dat fotonen (lichtdeeltjes) vrij konden reizen, maar het punt is dat er in de eerste periode van de donkere eeuwen totaal geen sterren en sterrenstelsels waren. Pas toen na enkele honderden miljoenen jaren de eerste sterren ontstonden – de Populatie III sterren geheten – brak geleidelijk een nieuwe fase aan, de ‘Epoch of Reionization’ (EoR). De eerste sterren straalden enorm veel UV-straling uit en het neutrale waterstofgas in hun omgeving begon te ioniseren, de elektronen werden weggestoten van de atoomkernen.
De MWA. Credit: Goldsmith/MWA Collaboration/Curtin University
Terug naar dat neutrale waterstofgas, dat ze met de 2.048 radioantennes van de MWA in de woestijn van Australië proberen te detecteren. Zoals de Nederlander Hendrik v.d. Hulst in 1944 als eerste voorspelde zend waterstof straling uit bij een golflengte van 21 cm (1420,4 MHz). Door de uitdijing van het heelal wordt de golflengte van die straling roodverschoven en in ons heelal zou de straling een golflengte van twee meter moeten hebben, precies de golflengte die ze met de MWA kunnen zien. Probleem is alleen dat er ook andere bronnen zijn, die bij die golflengte uitzenden, aardse bronnen zoals gewone FM-radio, maar ook bronnen uit de Melkweg en daarbuiten. Het is dus zaak dat de onderzoekers alle signalen die ze ontvangen filteren en proberen om het zeer zwakke signaal van het neutrale waterstof uit die donkere eeuwen te distilleren. Dat is tot nu toe nog niet gelukt, maar wel heeft men een nieuwe limiet kunnen stellen aan de sterkte van het signaal van het neutrale waterstofgas, ?² < 2,39×10³ mK² op een afstand van 12,8 miljard lichtjaar (roodverschuiving z=6,5). De speurtocht gaat verder. Bron: Brown Universiteit.
