Astronomer närmar sig en signal som har färdats över universum i 12 miljarder år, för dem närmare förståelsen av de allra tidigaste stjärnornas liv och död.

I en tidning på preprint-sajten arXiv och kommer snart att publiceras i Astrofysisk tidskrift , ett team ledd av Dr. Nichole Barry från Australiens University of Melbourne och ARC Center of Excellence for All Sky Astrophysics in 3 Dimensions (ASTRO 3-D) rapporterar en tiofaldig förbättring av data som samlats in av Murchison Widefield Array (MWA) - en samling av 4096 dipolantenner placerade i västra Australiens avlägsna inland.

MWA, som började fungera 2013, byggdes speciellt för att detektera elektromagnetisk strålning som sänds ut av neutralt väte - en gas som omfattade större delen av spädbarnsuniversum under den period då soppan av frånkopplade protoner och neutroner som skapades av Big Bang började svalna.

Så småningom började dessa väteatomer klumpa ihop sig för att bilda stjärnor – de allra första som existerade – vilket initierade en stor fas i universums utveckling, känd som återjoniseringens epok, eller EoR.

"Att definiera utvecklingen av EoR är extremt viktigt för vår förståelse av astrofysik och kosmologi, " förklarar Dr Barry.

"Än så länge, fastän, ingen har kunnat observera det. Dessa resultat tar oss mycket närmare det målet."

Det neutrala väte som dominerade rum och tid före och under den tidiga perioden av EoR strålade ut med en våglängd på cirka 21 centimeter. Sträckt ut nu till någonstans över två meter på grund av universums expansion, signalen kvarstår – och att upptäcka den är fortfarande det teoretiskt bästa sättet att undersöka förhållandena i kosmos tidiga dagar.

Dock, att göra det är jävligt svårt.

"Signalen som vi letar efter är mer än 12 miljarder år gammal, " förklarar ASTRO 3-D medlem och medförfattare docent Cathryn Trott, från International Center for Radio Astronomy Research vid Curtin University i västra Australien.

"Den är exceptionellt svag och det finns många andra galaxer mellan den och oss. De kommer i vägen och gör det mycket svårt att extrahera informationen vi är ute efter."

Med andra ord, signalerna som registrerats av MWA – och andra EoR-jaktenheter som väteepok av reionisation Array i Sydafrika och Low Frequency Array i Nederländerna – är extremt röriga.

Dr Barry använder 21 timmars rådata, medförfattare Mike Wilensky, från University of Washington i USA, och kollegor utforskade nya tekniker för att förfina analys och utesluta konsekventa källor till signalkontamination, inklusive ultrasvaga störningar som genereras av radiosändningar på jorden.

Resultatet var en precisionsnivå som avsevärt minskade intervallet inom vilket EoR kan ha börjat, dra in begränsningar med nästan en storleksordning.

"Vi kan inte riktigt säga att denna tidning kommer oss närmare att exakt dejta början eller slutet av EoR, men det utesluter vissa av de mer extrema modellerna, säger professor Trott.

"Att det gick väldigt snabbt är nu uteslutet. Att förhållandena var väldigt kalla är nu också uteslutet."

Dr Barry sa att resultaten inte bara representerade ett steg framåt i den globala strävan att utforska spädbarnsuniversum, men också etablerade ett ramverk för vidare forskning.

"Vi har cirka 3000 timmars data från MWA, " förklarar hon, "och för våra syften är en del av den mer användbar än andra. Detta tillvägagångssätt låter oss identifiera vilka bitar som är mest lovande, och analysera det bättre än vi någonsin kunnat förut."