في بعض الأحيان يكون من السهل أن تكون عالم فلك. عندما يكون هدفك السماوي شيئًا بسيطًا ومشرقًا ، يمكن أن تكون اللعبة واضحة جدًا: قم بتوجيه تلسكوبك إلى الشيء وانتظر حتى تتدفق جميع الفوتونات المثيرة.
لكن في بعض الأحيان يكون كونك فلكي أمرًا صعبًا ، كما هو الحال عندما تحاول دراسة النجوم الأولى التي تظهر في الكون. إنها بعيدة جدًا وخافتة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها مباشرة باستخدام التلسكوبات (حتى تلسكوب جيمس ويب الفضائي شديد الانحدار سيكون قادرًا على رؤية المجرات الأولى فقط ، وهو تراكم للضوء من مئات المليارات من النجوم). حتى الآن ، ليس لدينا أي ملاحظات عن النجوم الأولى ، التي تعتبر من أكبر المشكلات.
لذا ، ينخرط علماء الفلك في القليل من نظرة خاطفة كونية.
قبل تشكل النجوم الأولى (التاريخ الدقيق غير مؤكد ، لأننا لم نلاحظه بعد ، لكننا نشك أنه حدث قبل حوالي 13 مليار سنة) ، كان الكون يتألف بالكامل تقريبًا من هيدروجين محايد خالص غير متغير: إلكترونات مفردة مرتبطة بروتونات واحدة في وئام تام.
ولكن بعد ذلك ظهرت النجوم الأولى ، وسكبت إشعاعها عالي الطاقة في جميع أنحاء الكون ، مغمورة الكون بأشعة إكس السينية وأشعة غاما. لقد مزق هذا الإشعاع المكثف الهيدروجين المحايد ، وتحويله إلى بلازما رقيقة ولكنها ساخنة نراها في الكون المعاصر. بدأت هذه العملية ، المعروفة باسم عصر Reionization ، في بقع صغيرة نمت في نهاية المطاف لابتلاع الكون ، مثل مجموعة من الفقاعات الغريبة.
كل هذا رائع ، ولكن كيف يمكن لعلماء الفلك اكتشاف هذه العملية بالفعل؟ يمكنهم القيام بذلك من خلال خدعة صغيرة من الهيدروجين المحايد: يطلق إشعاعًا عند تردد محدد للغاية للغاية ، 1420 ميجاهرتز ، والذي يتوافق مع طول موجة 21 سم. قبل أن تصبح النجوم الأولى متصلة بالإنترنت ، ضخ الغاز المحايد هذا الإشعاع البالغ 21 سم من خلال الأحمال ، مع تناقص الإشارة تدريجيًا عندما أصبح الكون بلازما.
يبدو وكأنه خطة ، باستثناء أ) هذه الإشارة ضعيفة بشكل لا يصدق ، و ب) مليار شيء آخر في الكون ينبعث إشعاعًا على ترددات مماثلة ، بما في ذلك أجهزة الراديو الخاصة بنا على الأرض.
يتطلب فصل تشويش الضوضاء المزعجة من الإشارة الكونية المليئة جبالًا من البيانات والنخل عبر كومة التبن الفلكية لإبرة 21 سم. لا تتوفر لدينا حاليًا القدرات اللازمة لإجراء الكشف - الذي سيتعين عليه انتظار الجيل التالي من المقاريب الراديوية مثل مصفوفة الكيلومتر المربع - لكن المراصد الحالية مثل مصفوفة Murchison Widefield Array في غرب أستراليا تضع كل الأساس اللازم.
بما في ذلك تقديم 200 تيرابايت من البيانات في أول مسار لها ، والذي يخضع حاليًا للتحليل من قبل بعض أقوى الحواسيب الفائقة في العالم.
