Penempatan Teleskop Radio di Bulan untuk Menguak 'Zaman Kegelapan' Alam Semesta

NASA akan meluncurkan misi LuSEE-Night yang menempatkan teleskop radio di Bulan. Karena bebas dari gangguan sinyal radio elektronik, Bulan diharapkan dapat mendeteksi gelombang dalam salah satu periode paling awal dalam evolusi kosmik yang dikenal sebagai "zaman kegelapan" alam semesta.

Pada 2025, misi Artemis III NASA akan mendaratkan astronot pertama ke permukaan Bulan untuk pertama kalinya sejak akhir Era Apollo, lebih dari lima puluh tahun yang lalu. Astronot yang akan mendarat nantinya adalah seorang perempuan dan berasal dari orang kulit dari kulit berwarna untuk pertama.

Mereka akan bergabung dengan beberapa badan antariksa, sesuai dengan Artemis Accords, yang akan mengirim astronot Eropa, Kanada, Jepang, dan negara lain ke permukaan Bulan. Dalam waktu dekat, hal ini akan diikuti oleh para astronot dari Tiongkok, Russia, dan India. Mereka akan melakukan penelitian dan eksplorasi yang sama menguntungkannya.

Memiliki fasilitas di orbit Bulan, seperti Artemis Base Camp, International Lunar Research Station, dan lain-lain, akan memungkinkan dilakukannya segala macam penelitian ilmiah yang tidak mungkin dilakukan di Bumi atau di orbit Bumi.

penelitian yang tidak mungkin Ini termasuk astronomi radio, yang bebas dari gangguan terestrial di sisi jauh Bulan dan cukup sensitif untuk mendeteksi cahaya dari periode kosmologis yang belum pernah dijelajahi sebelumnya. Inilah tujuan dari proyek pencari jalan yang dikenal sebagai Malam Eksperimen Elektromagnetik Permukaan Bulan (Lunar Surface Electromagnetics Experiment-Night/LuSEE-Night) yang akan berangkat ke Bulan tahun depan dan menghabiskan 18 bulan berikutnya mendengarkan kosmos.

Untuk waktu yang lama, para astronom tidak dapat mempelajari salah satu periode paling awal dalam evolusi kosmik yang dikenal sebagai "zaman kegelapan" alam semesta. Hal ini sesuai dengan periode yang dimulai sekitar 380.000 tahun setelah Big Bang, saat alam semesta dipenuhi dengan hidrogen netral yang menjadi asal mula terbentuknya bintang dan galaksi pertama.

Seiring waktu, bintang-bintang pertama terbentuk menjadi galaksi, dan radiasinya secara bertahap mengionisasi hidrogen netral, sehingga mengarah pada periode yang dikenal sebagai fajar kosmik (atau zaman reionisasi) kira-kira satu miliar tahun setelah Big Bang.

Hal ini menyebabkan alam semesta menjadi transparan terhadap cahaya dan karenanya terlihat oleh instrumen buatan manusia saat ini. Namun mengingat bagaimana bintang dan galaksi pertama terbentuk selama abad kegelapan, para astronom sangat tertarik untuk mengamati periode ini sehingga mereka dapat melacak evolusi struktur kosmik sejak awal.

Sayangnya, satu-satunya sumber cahaya selama ini hanyalah sisa radiasi dari Big Bang, yang sekarang terlihat sebagai cosmic microwave background (CMB), dan foton yang dilepaskan saat atom hidrogen netral pertama terbentuk dan menetap dalam keadaan stabil (alias. rekombinasi dan decoupling).

Cahaya ini hanya terlihat saat ini sebagai garis spektral yang diciptakan oleh perubahan keadaan energi hidrogen netral, yang juga dikenal sebagai garis 21 sentimeter atau "garis hidrogen".

Garis ini tidak dapat diukur dari Bumi karena atmosfer menyerap, membiaskan, dan memantulkan sinyal radio ini sebelum instrumen di darat dapat mendeteksinya. Selain itu, sinyal radio apa pun yang melintasi ruang (dan waktu) sejauh ini akan teredam oleh interferensi radio yang disebabkan oleh sumber terestrial perangkat elektronik, menara penyiaran, satelit komunikasi, dan lain-lain.

Namun, Bulan memiliki keunggulan karena berfungsi sebagai perisai yang menghalangi gelombang radio yang datang dari Bumi. Namun di sisi jauh Bulan, kondisinya "radio senyap" dan bebas gangguan dari sumber terestrial, sehingga memungkinkan antena radio sensitif mendeteksi radiasi dari zaman kuno ini.

Yang terakhir, namun tidak kalah pentingnya, antena radio akan mampu mengumpulkan data selama malam Bulan yang berlangsung selama dua pekan, ketika gelombang radio dari Matahari juga tidak menimbulkan gangguan.

Dengan adanya beberapa misi ke Bulan yang diperkirakan akan dilakukan di tahun-tahun mendatang, banyak proposal telah dibuat untuk membangun observatorium radio Bulan. Seperti yang dikatakan Kaja Rotermund, peneliti postdoctoral di Berkeley Lab yang mengerjakan antena, dalam siaran pers Berkeley Lab baru-baru ini.

"Jika Anda berada di sisi jauh Bulan, Anda memiliki lingkungan yang masih asli dan sunyi senyap di mana Anda dapat mencoba mendeteksi sinyal dari abad kegelapan ini. LuSEE-Night adalah misi yang menunjukkan apakah kita dapat membuat sinyal semacam ini. observasi dari lokasi yang belum pernah kita datangi, dan juga pada rentang frekuensi yang belum pernah bisa kita amati," kata Rotermund, dikutip Universe Today.

Kolaborasi

Proyek LuSEE-Night merupakan kolaborasi antara NASA dan Kementerian Energi AS (DoE), dengan mitra dari Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab), Brookhaven National Laboratory, UC Berkeley, dan University of Minnesota.

Tim Lab Berkeley saat ini sedang membangun antena percobaan yang akan mendengarkan gelombang radio di ruang angkasa yang berasal dari abad kegelapan. Eksperimen tersebut dijadwalkan diluncurkan ke Bulan pada 2025, di mana eksperimen tersebut akan menguji teknologi di lingkungan Bulan.

Meskipun observatorium radio di Bulan memiliki banyak keunggulan dibandingkan fasilitas di Bumi, observatorium ini juga akan menghadapi tantangan besar karena kondisi ekstrem. Diantaranya adalah suhu ekstrem antara siang dan malam di sekitar wilayah kutub selatan Bulan yang berlangsung selama dua pekan berturut-turut. hay/I-1