Först värme sedan ljus så kan universum uppstått

 

Bild https://www.icrar.org/  av radiohimlen (i bakgrunden)  den "renaste" signal som någonsin konsenstaterats med hjälp av data från Murchison Widefield Array (i förgrunden). Fotograf: Nunhokee et al/ICRAR/Curtin University

Forskare vid International Centre of Radio Astronomy Research (ICRAR) under ledning från Curtin University har sökt efter "återjoniseringsepoken" med hjälp av Murchison Widefield Array-teleskopet (MWA) vid Inyarrimanha Ilgari Bundara, CSIRO Murchison Radio-Astronomy Observatory på Wajarri Yamaji Country i västra Australien. 

– Forskningen genomfördes i två faser. Under den inledande forskningen fick vi våra första bevis för uppvärmning av det intergalaktiska mediet innebärande att gasen mellan galaxerna 800 miljoner år efter Big Bang, beskriver Ridhima Nunhokee, huvudförfattare till ICRAR:s första fasstudie. Återjoniseringens epok är en period tidigt i universums historia som förutspås i teorin om BigBang men som ännu inte har upptäckts med hjälp av radioteleskop. Epoken betecknar slutet på den kosmiskt mörka tiden ungefär en miljard år efter Big Bang då gasen mellan galaxer skiftade från ogenomskinlig till genomskinlig, vilket gjorde det möjligt för ljus från de första stjärnorna och galaxerna att skina genom universum.

Dr Nunhokee beskriver att för att studera denna tidiga period av universum måste astronomer isolera den svaga signalen från återjoniseringsepoken, identifiera och ta bort alla andra källor av radiovågor i universum i sina observationer.

Källor som måste tas bort inkluderar strålning från närliggande stjärnor och galaxer, störningar från jordens atmosfär och det brus som genereras av teleskopet självt. Först efter att noggrant ha uteslutit dessa  källor kommer den återstående datan att avslöja signaler från återjoniseringsepoken, beskriver Dr Nunhokee. Kvaliteten och kvantiteten på denna insamlade data är det som gjorde denna upptäckt möjlig enligt teamet. Ett kallt universum skulle producera en signal som skulle ha varit synlig i den nya datan. Avsaknaden av signalen utesluter en sådan "kall början" på återjoniseringen och innebär att universum måste varit "förvärmt" innan återjoniseringen skedde.

Processen krävde att astronomerna tog bort alla andra signaler från himlen för att undersöka de data som återstod.

Professor Cathryn Trott, som leder projektet Epoch of Reionisation vid ICRA, var huvudförfattare till den andra fasen av forskningen.

"I takt med att universum utvecklas expanderar och kyls gasen mellan galaxerna så vi förväntar oss att det blir väldigt, väldigt kallt", beskriver professor Trott.

– Våra mätningar visar att den i alla fall värms upp en viss mängd. Inte mycket, men det säger oss att mycket kall återjonisering är utesluten. Det är verkligen intressant."

Forskningen tyder på att denna uppvärmning sannolikt drivs av energin från tidiga källor till röntgenstrålning från tidiga svarta hål och stjärnrester som sprids genom universum. Lärdomarna från bearbetningen av dessa data kommer att bli början på sökandet efter återjoniseringens epok med SKA-teleskopen  som för närvarande håller på att byggas på Wajarri Country i västra Australien och norra Kapprovinsen i Sydafrika. "Alla dessa befintliga tekniker kommer att hjälpa oss att hitta det som saknas", beskriver Dr Nunhokee.

Publikationer i studien är följande "Limits on the 21cm power spectrum from MWA observations" publicerades i The Astrophysical Journal den 8 augusti 2025,  och "Improved limits with the MWA using Gaussian information", publicerades över en natt i The Astrophysical Journal.