פרויקט CLASS, המבוסס בהרי האנדים הצ'יליאניים ומובל על ידי אוניברסיטת ג'ונס הופקינס, יצר מפות מפורטות של 75% מהשמים כדי לחקור את השלבים המוקדמים של היקום. באמצעות ניתוח קיטוב מתקדם של מיקרוגל, הצוות שואף להבהיר את רקע המיקרוגל הקוסמי ולשפר את ההבנה של התפתחות היקום, תוך קביעת סטנדרטים חדשים לתצפיות קוסמיות עתידיות. קרדיט: אוניברסיטת ג'ונס הופקינס
הממצאים מדגימים אסטרטגיה חדשה לחקור את הפיזיקה וההיסטוריה של היקום.
מצויד ביכולות ייחודיות לעקוב אחר תנודות אנרגיית מיקרוגל, מצפה כוכבים קטן בהרי האנדים בצפון צ'ילה הפיק מפות של 75% מהשמיים כחלק ממאמץ למדוד בצורה מדויקת יותר את מקור היקום והתפתחותו.
הקרן הלאומית למדע של ארה"ב Cosmology Large Angular Scale Surveyor (CLASS), שיתוף פעולה בראשות אסטרופיזיקאים מאוניברסיטת ג'ונס הופקינס, יצרה את המפות. על ידי מדידת קיטוב מיקרוגל, או כיצד גלי האנרגיה הללו מתנועעים לכיוונים מסוימים, הצוות חוקר את ההיסטוריה והפיזיקה של היקום – מהרגעים הראשונים ועד להיווצרות גלקסיות, כוכבים וכוכבי לכת.
התקדמות בניתוח רקע מיקרוגל קוסמי
מפות השמיים החדשות והפרשנויות של הצוות להן פורסמו לאחרונה ב ה כתב עת אסטרופיזי. פיתוח החומרה, התצפיות וניתוח הנתונים נתמכו על ידי הקרן הלאומית למדע.
התוצאות משפרות באופן משמעותי את התצפיות שבהן מדענים צריכים לסנן גלי מיקרו, סוג של אור בלתי נראה, הנפלט על ידי שביל החלב גלקסיה, מדווח הצוות. הממצאים צפויים לסייע למדענים להבין טוב יותר את רקע המיקרוגל הקוסמי, את שאר הקרינה של היקום החם, הצפוף והצעיר שהתפתח במהלך 13.8 מיליארד שנות חייו. קוסמולוגים משתמשים באות זה כדי לחבר עדויות חשובות על היקום המוקדם.
"על ידי לימוד הקיטוב של רקע המיקרוגל הקוסמי, אסטרופיזיקאים יכולים להסיק איך היקום היה בוודאי בתקופות קדומות יותר", אמר טוביאס נישואין, פרופסור לפיזיקה ואסטרונומיה של ג'ונס הופקינס שעומד בראש הצוות. "אסטרופיזיקאים יכולים לחזור לזמנים מאוד מאוד מוקדמים – התנאים הראשוניים, הרגעים הראשונים שבהם החומר ביקום והתפלגות האנרגיה הוכנסו לראשונה – ויכולים לחבר את כל זה למה שאנו רואים היום."
שיפור ההבנה הגלקטית והקוסמולוגית
המפות החדשות של CLASS מספקות תובנה נוספת לגבי אות ספציפי הנקרא קיטוב ליניארי, המגיע מקרינה שנוצרת על ידי אלקטרונים נעים במהירות המסתחררים סביב השדה המגנטי של שביל החלב. האות הזה עוזר למדענים לחקור את הגלקסיה שלנו, אבל הוא יכול גם לבלבל את השקפתם על היקום המוקדם.
"הממצאים משפרים באופן דרמטי את הבנתנו את התהליכים הפיזיקליים ביקום המוקדם שיכולים היו ליצור רקע של קיטוב מעגלי, צורה מובחנת של קרינת מיקרוגל. עבור קיטוב ליניארי, התוצאות החדשות שיפרו מדידות של האותות משביל החלב. הם מראים רמה גבוהה של הסכמה ועולים על הרגישות של משימות חלל קודמות", אמר צ'ארלס ל. בנט, פרופסור מובהק בלומברג, פרופסור למאה שנה בוגרים, ומלומד ג'ונס הופקינס גילמן בפיזיקה ואסטרונומיה.
למפות השמיים החדשות של קיטוב CLASS יש פחות רעש מאשר מפות הלוויין המתאימות. כיוון הקיטוב מתואר באדום וכחול בעוד שעוצמת הקיטוב נתפסת על ידי עומק הצבע. קטעים אפורים מתארים חלקים בשמים שהטלסקופים של CLASS אינם יכולים לצפות בהם בשל מיקומם הגיאוגרפי. קרדיט: אוניברסיטת ג'ונס הופקינס
המשמעות של תצפיות קרקעיות
"לימוד קרינת השרידים מתחילת היקום הוא קריטי להבנה כיצד נוצר הקוסמוס כולו ומדוע הוא כפי שהוא," אומר נייג'ל שארפ, מנהל תכנית בחטיבה למדעי האסטרונומיה של NSF שתמכה ב-CLASS מערך טלסקופים מאז לפני 2010. "המדידות החדשות הללו מספקות פרטים חיוניים בקנה מידה גדול בתוך התמונה ההולכת וגדלה שלנו של וריאציות הקיימות בקרינת הרקע הקוסמית – הישג מרשים במיוחד מכיוון שהושג באמצעות מכשירים מבוססי קרקע."
המחקר סולל את הדרך לתצפיות מפורטות יותר באמצעות טלסקופים קרקעיים המאפשרים שיפורי מכשור מתמשכים, בניגוד למשימות חלל. מצפה הכוכבים CLASS הטמיע טכנולוגיות חדשות, כולל הזנות עם קירות חלקים להנחיית קרינה מהחלל אל גלאים, גלאים בעיצוב אישי ומאפני קיטוב חדשים. שלושתם פותחו בשיתוף פעולה ביניהם נאס"א וג'ונס הופקינס.
"חשוב מאוד לדעת את בהירות הפליטה מגלקסיית שביל החלב שלנו, כי זה מה שעלינו לתקן כדי לבצע ניתוח עמוק יותר של רקע המיקרוגל הקוסמי", אמר המחבר הראשי ג'וזף איימר, אסטרופיזיקאי בג'ונס הופקינס. "CLASS מצליח מאוד לאפיין את אופיו של האות הזה כדי שנוכל לזהות אותו ולהסיר את המזהמים האלה מהתצפיות. הפרויקט נמצא בחזית של דחיפת מדידות קיטוב קרקעיות בקנה מידה הגדול ביותר".
הצוות אמר שהתוצאות קבעו סטנדרט חדש לזיהוי קיטוב בקנה מידה הגדול ביותר ממצפה כוכבים, המציע אפשרויות מבטיחות לחקירות עתידיות, במיוחד עם הכללת נתוני CLASS נוספים, הן שכבר הושגו והן מתצפיות מתמשכות.
מצפה הכוכבים CLASS יושב בגובה של 16,860 רגל בפארק אסטרונומיקו אטקמה בצפון צ'ילה בחסות האג'נסיה הלאומית לחקירה ואי דסרולו.
משתפי פעולה אחרים נמצאים באוניברסיטת וילאנובה, מרכז טיסות החלל גודארד של נאס"א אוניברסיטת שיקגוהמכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה, המעבדה הלאומית של ארגון, המעבדה הלאומית של לוס אלמוס, מרכז הרווארד-סמית'סוניאן לאסטרופיזיקה, אוניברסיטת אוסלו, המכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס ואוניברסיטת קולומביה הבריטית. משתפי הפעולה בצ'ילה נמצאים ב-Universidad de Chile, Pontificia Universidad Católica de Chile, Universidad de Concepción, ו-Universidad Catolica de la Santísima Concepción.
המחקר מומן על ידי הקרן הלאומית למדע בארה"ב.
