Znanstvenici sa Zemlje prvi put zavirili u Kozmičku zoru

Teleskopi iz Čilea uhvatili najranije tragove svemirske svjetlosti.

---

Po prvi put u povijesti, znanstvenici su sa Zemlje uspjeli zabilježiti signale svjetlosti iz vremena kad su se u svemiru počele paliti prve zvijezde – više od 13 milijardi godina unatrag.

Otkriće dolazi zahvaljujući teleskopima smještenima visoko u Andama na sjeveru Čilea, gdje je američko-čileanski tim pomoću sofisticiranih detektora registrirao polarizirano mikrovalno zračenje iz najranijih dana svemira – onoga što znanstvenici nazivaju Kozmičkom zorom.

Pogled unatrag kroz vrijeme

Tijekom Kozmičke zore, svemir je počeo izlaziti iz svoje primordijalne tame. Prve zvijezde probijale su se kroz maglu nabijenih čestica i ostavljale su svoj otisak u drevnoj svjetlosti koja još uvijek dopire do nas. Upravo tu svjetlost, ostatak Velikog praska poznat kao kozmičko mikrovalno pozadinsko zračenje, znanstvenici pokušavaju dekodirati već desetljećima.

“Godinama se smatralo da se ovako osjetljiva mjerenja mogu izvesti isključivo iz svemira. No uspjeli smo ih izvesti sa Zemlje, što je ogromna prekretnica”, rekao je Tobias Marriage, voditelj CLASS projekta i profesor astrofizike sa Sveučilišta Johns Hopkins.

CLASS – skraćeno od Cosmology Large Angular Scale Surveyor – je projekt koji koristi specijalizirane teleskope dizajnirane da detektiraju gotovo nevidljive tragove koje su prve zvijezde ostavile u svemirskoj pozadini. Do sada su takva mjerenja bila domena svemirskih misija poput NASA-inog WMAP-a ili ESA-inog satelita Planck.

Zašto je ovo važno

Mikrovalno zračenje iz Kozmičke zore nije samo slabo – ono je milijun puta slabije od standardnog svjetlosnog signala. Osim što ga zaklanjaju radio valovi, satelitski signali i atmosferske smetnje, potrebno je ekstremno precizno kalibrirana oprema kako bi se polarizacija svjetlosti uopće mogla razabrati.

“Kad svjetlost padne na haubu automobila i zaslijepi vas, to je polarizacija. Polarizirane naočale pomažu da taj odbljesak nestane. Isto vrijedi i za svemir: pokušavamo ukloniti kozmički odsjaj kako bismo vidjeli što se stvarno dogodilo u početku”, objašnjava Yunyang Li, prvi autor studije i nekadašnji doktorand na Johns Hopkinsu.

Usporedbom podataka CLASS teleskopa s onima iz Plancka i WMAP-a, istraživači su identificirali zajednički signal – svojevrsni svemirski ‘odsjaj’ nastao kada je svjetlost Velikog praska naletjela na elektrone koje su prve zvijezde oslobodile iz atoma vodika.

Od tame do svjetlosti

U trenucima nakon Velikog praska, svemir je bio poput guste magle elektrona kroz koju svjetlost nije mogla proći. Tek nakon što se svemir dovoljno ohladio i elektroni spojili s protonima u neutralne atome, svjetlost je mogla slobodno putovati prostorom. No kad su se formirale prve zvijezde, njihova energija ponovno je ionizirala okolni plin i stvorila nove prepreke za fotone.

CLASS tim mjerio je vjerojatnost da foton iz Velikog praska naleti na jedan od tih elektrona i odbije se u drugom smjeru – što ostavlja trag u polarizaciji svjetlosti. Ti tragovi pomažu rekonstruirati kako je svemir izgledao u svojim prvim milijunima godina.

Prema jasnijoj slici svemira

“Točno mjerenje signala reionizacije jedno je od posljednjih velikih poglavlja u razumijevanju svemira”, kaže Charles Bennett, koji je vodio WMAP misiju i danas predaje na Johns Hopkinsu. “Ovakva istraživanja pomažu nam bolje razumjeti tamnu tvar i neutrine – čestice koje su posvuda, ali ih je nevjerojatno teško detektirati.”

CLASS tim već je ranije mapirao 75 posto noćnog neba, a ovo istraživanje potvrđuje da su na pravom putu. Njihov teleskop smješten je u Parque Astronómico Atacama, u jednom od najsušnijih i najtiših dijelova planeta, gdje se gotovo sve smetnje svode na minimum.

“Nijedan drugi zemaljski eksperiment ne može učiniti ono što CLASS može”, zaključio je Nigel Sharp iz američke Nacionalne zaklade za znanost, koja financira projekt od 2010.

Kroz objektiv postavljen u čileanskoj pustinji, čovječanstvo je po prvi put sa Zemlje ugledalo svitanje svemira.