همان قدر که رمز و رازهای زیادی درباره Big Bang (مه بانگ یا انفجار بزرگ) وجود دارد، دوره کوتاه اما پرآشوبی که بلافاصله پس ازآن روی داد نیز همچنان در مملو از ابهام است. دانشمندان هنوز به طور دقیق نمی دانند که کیهان چگونه از یک دریای یکنواخت و تاریک به گردبادی آشفته و پر از ستاره های درخشان تبدیل شد؟ نخستین ستاره ها چه ویژگی هایی داشتند و چگونه متولد شدند؟

تا امروز گمانه زنی های متعددی در این راستا وجود داشته که هنوز هیچ یک نتوانسته پاسخی قطعی برای این سؤالات ارائه کند. شاید یکی از دلایلی که هنوز نتوانسته ایم به جواب این پرسش ها برسیم، کم نور بودن شدید این دوره است (دوره ای که تحت عنوان "سپیده دم کیهانی" شناخته می شود) ؛ چرا که همین موضوع باعث می شود تا استنباط ویژگی های اجرام اولیه کیهان بسیار دشوار و رصد مستقیم آن ها تقریباً غیرممکن باشد.

البته حالا و طبق گفته تیمی از اخترشناسان بین المللی، این وضعیت در آستانه تغییر است. در مطالعه جدیدی که در نشریه Nature Astronomy منتشرشده، محققان استدلال می کنند که ما به آستانه رمزگشایی از یک سیگنال رادیویی بسیار قدیمی نزدیک شده ایم؛ سیگنالی که تنها 100 میلیون سال پس از مه بانگ منتشرشده است.

این سیگنال که به نام سیگنال 21 سانتی متری شناخته می شود (نامش اشاره به طول موج مشخص آن دارد)، در دوره ای منتشرشده که کیهان اولیه در حال زایش نخستین ستاره ها و سیاه چاله ها بوده است.

آناستازیا فیالکوف، اخترشناس دانشگاه کمبریج و یکی از نویسنده های این مطالعه، درباره این تحقیق گفت: این فرصت منحصربه فردی است تا بتوانیم متوجه شویم که نور نخستین جهان چگونه از دل تاریکی سر برآورده است. گذار از جهانی سرد و تاریک به جهانی سرشار از ستاره ها، داستانی است که ما تازه در آغاز فهم آن هستیم.

چند صد هزار سال پس از انفجار بزرگ و پس از دوره ای از سرد شدن، اولین اتم های جهان عمدتاً از هیدروژن خنثی (شامل یک پروتون با بار مثبت و یک الکترون با بار منفی) شکل گرفتند.

اما شکل گیری نخستین ستاره ها، این توازن را برهم زد. با فعال شدن این راکتورهای کیهانی، نوری از آن ها ساطع شد که آن قدر پرانرژی بود که مجدداً این هیدروژن های خنثی غالب را یونیزه کرد. در این فرآیند، آن ها فوتون هایی منتشر کردند که نوری در طول موج مشخص 21 سانتی متر تولید کردند و حالا به عنوان نشانه انکارناپذیری از زمان شکل گیری نخستین ساختارهای کیهانی شناخته می شود. رمزگشایی از این تابش ها به منزله کلیدی برای باز کردن درهای دوره طلوع کیهان به شمار می رود.

حالا پژوهشگران با استفاده از تلسکوپ "آزمایش رادیویی برای تحلیل هیدروژن کیهانی" که در حال حاضر در حال کالیبره شدن است و همچنین آرایه عظیم Square Kilometer Array که در استرالیا در حال ساخت است، مشغول توسعه مدلی هستند که می تواند جرم اولین ستاره ها (که گاهی به عنوان ستاره های نسل سوم شناخته می شوند) را از دل سیگنال 21 سانتی متری استخراج کند.

پژوهشگران در روند توسعه این مدل کشف کردند که تا پیش ازاین، اخترشناسان تأثیر سامانه های ستاره ای موسوم به "دوگانه های پرتوی ایکس" را به درستی لحاظ نکرده بودند. این ها سامانه هایی هستند که در آن ها یک سیاه چاله یا ستاره نوترونی، در حال ربودن ماده از یک ستاره معمولی در مدار خود است و در این فرآیند نوری در طیف پرتوی ایکس تولید می شود.

به طور خلاصه به نظر می رسد که این سامانه های پرتوی ایکس، روشن تر و پرشمارتر از چیزی هستند که پیش تر تصور می شد. فیالکوف دراین باره گفت: ما اولین گروهی هستیم که وابستگی سیگنال 21 سانتی متری به جرم نخستین ستاره ها را به صورت منسجم مدل سازی کرده ایم؛ ازجمله تأثیر نور فرابنفش ستاره ای و تابش پرتوی ایکس از سامانه های پرتوی ایکس که در زمان مرگ نخستین ستاره ها شکل می گیرند. این یافته ها حاصل شبیه سازی هایی هستند که شرایط آغازین کیهان (ازجمله ترکیب هیدروژن-هلیوم حاصل از مه بانگ) را در نظر می گیرند.

درمجموع، این مطالعه گام امیدبخش دیگری در حوزه اخترشناسی رادیویی به شمار می رود؛ حوزه ای که با پیشرفت های اخیر، به کشف جهانی کاملاً تازه به نام"جهان با درخشندگی سطحی پایین" منجر شده است. جهانی که می تواند به طور بالقوه درک ما از سپیده دم کیهانی را به سطح بی سابقه ای ارتقا دهد.

الوِی د لرا آسدو، اخترشناس کمبریج و یکی از محققان اصلی تلسکوپ REACH دراین باره توضیح داد: پیش بینی هایی که ما ارائه داده ایم، پیامدهای عظیمی در مسیر درک ماهیت نخستین ستارگان در جهان دارند. ما شواهدی را ارائه کرده ایم که نشان می دهد تلسکوپ های رادیویی ما قادرند جزییاتی درباره جرم این ستارگان اولیه ارائه دهند و درعین حال مشخص شد که این نورهای اولیه ممکن است با ستاره های امروزی تفاوت های چشمگیری داشته باشند.