Группа международных астрономов сообщила о первом с Земли зарегистрированном поляризованном сигнале из космоса. микроволнового фона Космическое излучение реликтового микроволнового фона (CMB) появилось в период ранней вселенной, когда формировались первые звёзды.
Наблюдение стало возможным благодаря комплексу телескопов Cosmology Large Angular Scale Surveyor (CLASS), работающего в чилийской пустыне Атакама. CLASS предназначен для изучения самых слабых сигналов с первых миллиардов лет после Большого взрыва.
Обнаружившийся сигнал — это следствие взаимодействия остатков. фотонов Взрыв и электроны, высвобожденные при ионизации нейтрального водорода ультрафиолетовым излучением первых звезд, оставили след в поляризации реликтового излучения. Его чрезвычайно трудно обнаружить из-за слабости – сигнал примерно в миллион раз слабее обычного космического излучения.
Это открытие особенно важно, так как раньше подобные измерения выполнялись только в рамках космических миссий, например, Planck ESA и WMAP NASA. Наблюдения с Земли подвержены помехам атмосферы и электромагнитного шума, вызванному наземными передачами, что усложняет выявление таких слабых сигналов из космоса.
Космический сигнал чрезвычайного характера, обнаруженный на Земле.
Команда наблюдает поляризованный свет, образующийся при столкновении фотонов реликтового излучения со свободными электронами, изменяющими направление их колебаний. Этот эффект рассеяния известен, но измерить его трудно из-за низкой интенсивности и фонового шума. Оборудование CLASS разработано специально для уменьшения помех: оно сочетает усовершенствованную оптику, криогенные технологии и наблюдательный пункт на большой высоте с низкой влажностью.
Проект CLASS, применяя диапазоны наблюдения от 38 до 217 ГГц, составил карты неба, охватывающие 75% небесного свода, с чувствительностью, превосходящей характеристики некоторых предыдущих спутников. Объединение данных CLASS с Земли с данными Planck и WMAP из космоса позволило точно выявить общий сигнал космической поляризации.
Ученые применяют сравнение: поляризованный космический свет напоминает блики, отражающиеся от машины. Цель исследований заключалась в том, чтобы «надеть» поляризованные очки и разделить отражение от реального изображения. Так удалось более точно измерить момент, когда Вселенная стала прозрачной для света.
Новый инструмент для изучения темной материи и нейтрино.
Наблюдения подтверждают важность реликтового излучения для космологических исследований. Уточнение измерений поляризации реликтового излучения помогает сократить количество теоретических моделей, связанных с невидимыми компонентами Вселенной. ВселеннойКак например темная материя и нейтрино. Последние, несмотря на большое количество, очень трудно обнаружить непосредственно, однако влияют на поведение реликтового излучения.
Чарльз Беннетт, руководитель проекта и бывший глава миссии WMAP, указал, что каждая коррекция в измерениях способствует лучшему пониманию основ физики. Дальнейшие этапы проекта CLASS предполагают анализ более точных данных с целью достижения максимальной возможной для нынешних технологий погрешности.
Проект показал, что наблюдение за первым космическим светом не ограничивается теперь только космосом. Наземные телескопы при наличии необходимых условий и оборудования способны сделать существенный вклад в наблюдательную космологию, дополняя или даже перекрывая результаты космических миссий.
Результаты публикуются в журнале «Астрофизический журнал». .