Sistemul de radiotelescoape HERA, in cautarea primilor atomi din Univers

In copilaria Universului, la aproximativ 1 miliard de ani dupa Big Bang, s-a produs un eveniment care ramane inca insuficient explicat: 9 din 10 atomi de hidrogen din Univers au fost distrusi inainte de a ajunge sa faca parte din galaxii si sisteme stelare, conform unui material publicat de LiveScience.com si preluat de Agerpres.

Atunci cand Universul s-a nascut, prin explozia primordiala Big Bang, in urma cu aproape 14 miliarde de ani, arata cu totul diferit decat in prezent – in loc de planete, stele si galaxii, intregul Univers era de fapt o bula de plasma fierbinte in plin proces de expasiune. Pe masura ce s-a extins, Universul s-a racit, iar din plasma primordiala au inceput sa se diferentieze diferite particule, mai intai quarci, apoi protoni si neutroni urmati de electroni. Dupa aproximativ 380.000 de ani de la Big Bang au inceput sa se formeze primii atomi din Univers, atomii de hidrogen. O parte dintre acesti atomi au intrat in componenta stelelor unde au fuzionat pentru a produce elemente mai grele, heliu, carbon, oxigen, azot, fier si toate celelalte elemente chimice care intra in componenta planetelor si fac posibila viata.

Cand Universul a ajuns la aproximativ 1 miliard de ani, 9 din 10 atomi de hidrogen au disparut, iar oamenii de stiinta incearca sa afle acum de ce au disparut acesti atomi in cadrul unui nou experiment denumit Hydrogen Epoch of Reionization Array (HERA).

Odata cu formarea primilor atomi de hidrogen, fiecare continand un electron si un proton, Universul a patruns intr-o „Perioada Intunecata,” conform cosmologilor, asemuita cu cea din istorie de dupa declinul Imperiului Roman de Apus. In aceasta perioada, norii de hidrogen au colapsat sub imperativul gravitatiei, formand primele stele si apoi primele galaxii. Aprinderea primelor stele a insemnat sfarsitul acestei „Perioade Intunecate” si au inceput „Zorii Cosmici” la aproximativ 100 de milioane de ani dupa Big Bang. Pentru prima oara in Univers au aparut si alte surse de lumina in afara stralucirii ramase dupa Big Bang.

Fotonii proveniti de la stelele aprinse au suficienta energie pentru a descompune atomii de hidrogen din norii ce inconjurau aceste stele, reionizandu-i. Pe masura ce se aprindeau mai multe stele, norii primordiali de hidrogen au devenit din ce in ce mai rarefiati.

Treptat au aparut si alte obiecte cosmice care mai de care mai exotice, in interiorul primelor protogalaxii. Pe masura ce primele stele ultra masive ale Universului si-au consumat rezervoarele de hidrogen in procesul de fuziune, au explodat in supernove spectaculoase. In urma lor au ramas gauri negre care au devorat alte stele din vecinatate si au produs puternice jeturi de raze-X. In centrul galaxiilor, gaurile negre supermasive cresteau in masa, ajungand sa echivaleze cu masa a milioane de sori.

Aceste evenimente au transferat niveluri uriase de energie in norii de hidrogen inconjuratori, incalzindu-i si ionizandu-i, pana in prezent cand marea majoritate a norilor intergalactici de hidrogen au disparut – fiind reionizati in particulele componente, protoni si electroni. Astronomii incearca sa dezlege acest puzzle complex care a dus la formarea stelelor si galaxiilor si simultan la distrugerea a 9/10 din hidrogenul din Univers.

Cele mai indepartate galaxii observate prin intermediul telescoapelor optice performante sunt chiar galaxiile care au aparut in aceasta perioada, cand Universul avea varsta de 1 miliard de ani. Mai departe de ele, in spatiu si timp, nu se poate vedea chiar din cauza norilor de hidrogen care ascund haosul din spate.

Astrofizicienii apeleaza la radiotelescoape pentru a putea „vedea” dincolo de aceasta cortina a norilor primordiali de hidrogen. HERA este un radiotelescop dedicat observarii megastructurilor cosmice dinainte si din perioada de reionizare, care este sensibil la un anumit tip de unde radio produse atunci cand campurile magnetice ale protonului si electronului din interiorul atomului de hidrogen isi schimba polaritatea nord-sud intre ele, eliberand putina energie. Aceasta tranzitie produce unde radio, iar HERA cartografiaza cerul pe mai multe lungimi de unda pentru obtine imagini din copilaria Universului si a observa cum lumina primelor stele distruge norii de hidrogen in care acestea s-au format.

Observatiile ce vor fi desfasurate prin intermediul radiotelescopului HERA in urmatorii ani ar putea sa modifice modul in care intelegem primele stele, galaxii si gauri negre, precum si rolurile acestora in procesul de reionizare cosmica.