یک فضاپیمای کوچک به اندازه یک چمدان دستی می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا یکی از کم‌فهم‌ترین دوره‌های تاریخ کیهانی را بررسی کنند: حدود ۱۵۰ میلیون سال تاریکی قبل از درخشش نخستین ستاره‌های جهان. این فضاپیما که CosmoCube نام دارد، در بریتانیا توسعه یافته است. یک تیم تحقیقاتی بین‌المللی به رهبری دانشگاه کمبریج قصد دارد آن را به دور ماه بفرستد، جایی که سمت دور ماه می‌تواند مداخله‌های رادیویی ناشی از زمین را مسدود کند.
در این محیط غیرمعمول و ساکت، CosmoCube به جستجوی سیگنال فوق‌العاده ضعیفی خواهد پرداخت که از اوایل کیهان باقی مانده است. دانشمندان این سیگنال را خط ۲۱ سانتی‌متری می‌نامند. این سیگنال از اتم‌های هیدروژن که در دوره‌ای بین تابش باقی‌مانده از بیگ بنگ و سپیده‌دم کیهانی وجود داشتند، ناشی می‌شود. هیچ‌کس به‌طور مستقیم این فصل از تاریخ کیهانی را مشاهده نکرده است.
سیگنالی که CosmoCube به دنبال آن خواهد بود، مربوط به بیش از ۱۳.۵ میلیارد سال پیش است، اما شناسایی آن از زمین بسیار دشوار است. جو یونیزه زمین اجازه نمی‌دهد فرکانس‌های رادیویی مرتبط به تلسکوپ‌های زمینی برسند، در حالی که پخش FM، ماهواره‌ها و ارتباطات مخابراتی مداخله‌های اضافی ایجاد می‌کنند که می‌تواند سیگنال کیهانی ضعیف را تحت‌الشعاع قرار دهد.
زمانی که CosmoCube پشت ماه قرار می‌گیرد، این جرم قمر حدود ۴۰ دقیقه از هر دو ساعت مداری، نویز رادیویی زمین را مسدود می‌کند. در طول مأموریت پیش‌بینی‌شده دو ساله این فضاپیما، محققان امیدوارند حدود ۱۰۰۰ ساعت مشاهدات از یکی از آخرین دوره‌های کمتر کاوش‌شده در کیهان جمع‌آوری کنند. این اندازه‌گیری‌ها می‌توانند به توضیح چگونگی تغییر کیهان از یک مکان تاریک و نسبتاً خالی به یک جهان غنی از ستاره‌ها، کهکشان‌ها و ساختارهای دیگر که امروزه مشاهده می‌شود، کمک کنند.
این پروژه از سوی آژانس فضایی بریتانیا تأمین مالی شده و محققان امیدوارند CosmoCube در پنج سال آینده به پرواز درآید. جزئیات این مأموریت در نشریه Nature Astronomy منتشر شده است.
جستجوی تأثیرات اولیه ماده تاریک
CosmoCube تنها به بررسی دوران قبل از نخستین ستاره‌ها محدود نمی‌شود. محققان همچنین امیدوارند مشاهدات آن به روشن شدن ماده تاریک و تأثیر آن بر شکل‌گیری اولین ساختارهای کیهانی کمک کند. ماده تاریک به‌طور مستقیم قابل مشاهده نیست، اما تأثیرات گرانشی آن برای توضیح چگونگی نگه‌داشتن کهکشان‌ها و دیگر ساختارهای بزرگ بسیار مهم است.
پرفسور Eloy de Lera Acedo از آزمایشگاه کاوندیش کمبریج گفت: “این تابش از هیدروژن بعد از بیگ بنگ، اما قبل از نخستین ستاره‌ها، امیدواریم به ما کمک کند تا نقش ماده تاریک را در کیهان اولیه بفهمیم و ببینیم چگونه این ماده هیدروژن را به سمت تشکیل نخستین ستاره‌ها و کهکشان‌ها کشیده است.” برای رسیدن به این دوره باستانی، CosmoCube فرکانس‌های رادیویی بین ۱۰ تا ۵۰ مگاهرتز را مشاهده خواهد کرد. این فرکانس‌ها عمدتاً برای تلسکوپ‌هایی که از زمین کار می‌کنند، غیرقابل دسترسی هستند و به همین دلیل ماه مکان ارزشمندی برای این آزمایش است.
پرفسور de Lera Acedo همچنین خاطرنشان کرد: “هیچ جای دیگری وجود ندارد که بتوانید چنین حفاظتی را برای شناسایی سیگنال‌های ضعیف به دست آورید، در حالی که در عین حال به کل فضا نگاه می‌کنید.” پس از رسیدن به مدار ماه، CosmoCube یک آنتن رادیویی بلند و سبک را مستقر خواهد کرد. زمانی که فضاپیما پشت ماه قرار بگیرد، آن آنتن به جستجوی سیگنال ۲۱ سانتی‌متری هیدروژن از اوایل کیهان خواهد پرداخت در حالی که سطح ماه مداخله‌های ناشی از زمین را مسدود می‌کند.
شناسایی چنین سیگنال ضعیفی به دقت بالایی نیاز دارد. به همین خاطر CosmoCube به طور مداوم الکترونیک خود را با استفاده از یک کالیبراتور “Dicke switched” نظارت و تنظیم خواهد کرد.
