National Radio Astronomy Observatory (NRAO) har gått med i ett nytt NASA-rymduppdrag till månens bortre sida för att undersöka när de första stjärnorna började bildas i det tidiga universum.

Universum var mörkt och dimmigt under dess "mörka tidsålder, " bara 380 tusen år efter Big Bang. Det fanns ännu inga ljusproducerande strukturer som stjärnor och galaxer, bara stora moln av vätgas. När universum expanderade och började svalna, gravitationen drev bildandet av stjärnor och svarta hål, som avslutade den mörka medeltiden och initierade den "kosmiska gryningen, " tiotals miljoner år senare.

För att lära dig mer om den där mörka perioden av kosmos och förstå hur och när de första stjärnorna började bildas, astronomer försöker fånga energi som produceras av dessa vätemoln i form av radiovågor, via den så kallade 21-centimeterslinjen.

Men att fånga upp signaler från det tidiga universum är extremt utmanande. De är mestadels blockerade av jordens atmosfär, eller drunknade av mänskligt genererade radiosändningar. Det är därför ett team av forskare och ingenjörer har beslutat att skicka en liten rymdfarkost till månens omloppsbana och mäta denna signal medan de korsar månens bortre sida, som är radiotyst.

Rymdfarkosten, kallad Dark Ages Polarimetry Pathfinder (DAPPER), kommer att utformas för att leta efter svaga radiosignaler från det tidiga universum medan de verkar i en låg månbana. Dess specialiserade radiomottagare och högfrekvensantenn utvecklas för närvarande av ett team vid NRAO:s Central Development Laboratory (CDL) i Charlottesville, Virginia, ledd av senior forskningsingenjör Richard Bradley.

"Inget radioteleskop på jorden kan för närvarande definitivt mäta och bekräfta den mycket svaga neutrala vätesignalen från det tidiga universum, eftersom det finns så många andra signaler som är mycket ljusare, ", sa Bradley. "På CDL utvecklar vi specialiserade tekniker som förbättrar mätprocessen som används av DAPPER för att hjälpa oss att separera den svaga signalen från allt brus." Detta projekt bygger på Marian Pospieszalskis arbete som utvecklade flygförberedda lågbrusförstärkare vid CDL på 1990-talet för den mycket framgångsrika Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), en rymdfarkost som gav den mest exakta siffran hittills för universums ålder.

DAPPER kommer att ingå i NASAs Artemis-program med målet att landa "den första kvinnan och nästa man" på månen 2024. Den kommer sannolikt att skjutas upp från närheten av Lunar Gateway, den planerade rymdstationen i månbana avsedd att fungera som ett kommunikationsnav och vetenskapslaboratorium. Eftersom det är i stånd att piggy-back av det växande intresset för att skicka människor till månens jord, DAPPER kommer att vara mycket billigare att bygga och mer kompakt än ett fullskaligt NASA-uppdrag.

NRAO kommer att ägna de kommande två åren åt att designa och utveckla en prototyp för DAPPER-mottagaren, varefter det kommer att gå till Space Sciences Laboratory vid UC Berkeley för rymdmiljötestning.

"NRAO är mycket glad över att arbeta med detta viktiga initiativ, sa Tony Beasley, direktör för NRAO och Associated Universities Inc. vice VD för Radio Astronomy Operations. "DAPPERs bidrag till framgången för NASA:s ARTEMIS-uppdrag kommer att bygga på den snabba tillväxten av rymdbaserad radioastronomiforskning som vi har sett under det senaste decenniet. Som den ledande radioastronomiorganisationen i världen, NRAO letar alltid efter nya horisonter, och DAPPER är starten på ett spännande område."

DAPPER är ett samarbete mellan universiteten i Colorado-Boulder och Kalifornien-Berkeley, National Radio Astronomy Observatory, Bradford Space Inc., och NASA Ames Research Center. Jack Burns från University of Colorado Boulder är chefsutredare och ordförande för vetenskapsteamet. Projektwebbplats för DAPPER.