Alam semesta tidak selalu merupakan tempat yang cukup terang. Itu memiliki Abad Kegelapan sendiri, kembali pada hari-hari sebelum bintang-bintang dan galaksi terbentuk. Masalahnya adalah, tidak ada cahaya tampak yang melintasi Semesta dari periode waktu ini.
Sekarang, tim astronom yang dipimpin oleh Dr. Benjamin McKinley dari Pusat Internasional untuk Penelitian Astronomi Radio (ICRAR) dan Universitas Curtin menggunakan Bulan untuk membantu membuka kunci rahasia ini.
Alam semesta memiliki garis waktu historisnya sendiri, dan untuk memahami penelitian baru ini, kita perlu melihat garis waktu ini. Setelah Big Bang bergulir, ada sekitar 377.000 tahun di mana tidak banyak yang terjadi. Belum ada bintang yang terbentuk, dan terlalu panas bagi foton untuk bepergian. Potongan waktu pertama ini memiliki nama yang mudah diingat "Universe Awal."
Sekitar 377.000 tahun yang lalu, Semesta telah cukup dingin sehingga menjadi transparan. Pada saat itu, Semesta didominasi oleh atom hidrogen yang energetik. Ketika mereka mendingin, hidrogen melepaskan foton. Foton dari masa ini dikenal sebagai Cosmic Microwave Background (CMB). CMB adalah semacam kilatan besar saat itu, tercetak pada latar belakang kosmos.
Tanda 377.000 tahun adalah di mana Abad Kegelapan dimulai, dan itu berlanjut hingga sekitar 1 miliar tahun. Disebut Abad Kegelapan karena tidak ada bintang, dan tentu saja, tidak ada cahaya bintang. Ada cahaya dari CMB, tetapi tidak memberi tahu kami apa yang perlu kami ketahui. Untungnya, semua hidrogen yang telah mendingin dan meninggalkan CMB untuk dipelajari para astronom belum selesai. Hidrogen itu sekarang netral, tetapi mereka masih melepaskan foton sesekali, dan foton itu dikenal sebagai garis spin 21 cm hidrogen netral. Fiuh! Mengambil napas.
Yang membawa kita ke studi baru ini. Ada banyak penelitian tentang hidrogen netral ini karena ini merupakan jalan paling menjanjikan untuk mempelajari hari-hari awal Semesta. Masalahnya adalah sinyalnya sangat lemah, dan terselubung oleh objek astrofisika terang lainnya di latar depan. Instrumen yang digunakan untuk mengukurnya juga memperkenalkan efek sistematis yang perlu dikurangi. Dan itulah tujuan dari penelitian ini.
Para penulis menunjukkan bahwa ini adalah yang pertama dari serangkaian makalah tentang penelitian ini. Penggunaan Bulan dan Bima Sakti yang memantulkannya adalah bagian dari kalibrasi yang ditala halus yang diperlukan untuk menyelidiki 21 cm. spin line of hidrogen, atau apa yang akan kita sebut cahaya dari hidrogen netral awal.
McKinley dan para peneliti lainnya menggunakan teleskop radio yang disebut Murchison Widefield Array (MWA) yang terletak di daerah yang sunyi-radio di Gurun Australia Barat. MWA adalah interferometer yang terdiri dari 256 instalasi terpisah yang meliputi area seluas 6 km persegi. Masing-masing dari 256 situs ini berisi 16 penerima terpisah, dengan seluruh sistem dihubungkan bersama.
Apa yang sebenarnya Dr. McKinley dan timnya coba lakukan adalah menggunakan MWA untuk “menelusuri” melalui kecerahan Semesta untuk melihat cahaya dari hidrogen netral pada Abad Kegelapan. Pertama, mereka menelusuri kecerahan Bimasakti, lalu cahaya dari galaksi lain, lalu CMB. Mudah-mudahan, setelah semua yang diperhitungkan, yang tersisa adalah cahaya dari hidrogen netral. Studi ini adalah awal dari upaya mereka untuk mengisolasi cahaya dari hidrogen netral.
"Kami telah mengukur nilai kecerahan rata-rata Galaxy kami di tempat di mana Bulan menghunuskannya, untuk menunjukkan bahwa teknik itu bekerja." - Dr. McKinley, ICRAR.
Dalam percobaan awal ini, tim menggunakan kemampuan Murchison Widefield Array untuk mengukur fluktuasi kecerahan rata-rata langit. Mereka melakukan ini dengan menggunakan Bulan untuk menghalangi langit. Dalam pertukaran email dengan Space Magazine, Dr. McKinley menjelaskan prosesnya. "Jadi kami menggunakan Bulan untuk menghasilkan fluktuasi tentang mean dengan meletakkannya di bidang pandang kami untuk menyamarkan langit. Kami menganggap kami tahu kecerahan Bulan (berdasarkan suhu) dan karenanya kami dapat menyimpulkan suhu rata-rata langit. ”
Masalahnya, Bulan juga merupakan tubuh yang reflektif. Semesta hidup dengan gelombang radio yang memantul, dan Bulan memantulkan beberapa di antaranya — termasuk yang dari Bima Sakti — yang harus dipertanggungjawabkan. Seperti yang dikatakan Dr. McKinley, “Tetapi suhu Bulan tidak hanya ditentukan oleh suhunya. Ini juga mencerminkan gelombang radio termasuk yang berasal dari Bumi, dan yang datang dari luar angkasa. Itulah sebabnya saya harus memodelkan Bima Sakti yang memantulkan Bulan ke dalam teleskop. Kami menghitung refleksi apa yang harus didasarkan pada model Bimasakti dan kemudian menggunakannya dalam analisis kami (mengurangi itu dari kecerahan Bulan). "
Gambar menakjubkan dari Bima Sakti yang dipantulkan dari Bulan bukan hanya gambar yang cantik. Ini merupakan semacam bukti konsep untuk metode pengukuran tim. "Kami telah mengukur nilai kecerahan rata-rata Galaxy kami di tempat di mana Bulan menyinggungnya, untuk menunjukkan bahwa teknik itu bekerja," kata Dr. McKinley kepada Space Magazine.
McKinley dan timnya hanya pada awal apa yang mereka harapkan akan menjadi jalur penyelidikan yang bermanfaat. Mereka masih perlu memperbaiki cara mereka memperhitungkan emisi foreground dan background untuk mengisolasi emisi radio hidrogen awal. Tetapi jika mereka bisa, maka mereka akan membuka jendela ke garis spin 21 cm hidrogen netral yang sulit dipahami. Dan jika mereka dapat mengamati itu, mereka berharap untuk menjawab beberapa pertanyaan mendasar tentang sejarah Semesta.
- Makalah Penelitian: "Mengukur sinyal 21-cm global dengan MWA-I: peningkatan pengukuran latar belakang synchrotron Galactic menggunakan okultasi bulan"
- Siaran Pers ICRAR: "Bulan membantu mengungkap rahasia Semesta"
- Entri Wikipedia: Kronologi alam semesta