而另一个主要阵列则位于射线较少的偏远地区。EoR探测精密阵列(PAPER)则位于南非干旱台地高原半荒漠地区,是Backer的杰作。自2009年起,其形状如庭院椅子的天线数量一直在增加,现已达到128个。
第三个设备MWA位于澳大利亚西部佩斯以北数百公里的半干旱平原。MWA最初是LOFAR项目的一部分,但美国的一组研究机构反对将LOFAR建在荷兰“嘈杂”的环境中,最终与该国分道扬镳,并决定与澳大利亚、新西兰和印度同行合作建设自己的阵列。该望远镜拥有2048个蜘蛛状的天线,“运行良好”,研究人员说。
应对复杂挑战
但建造这些阵列从某种意义上说仅是简单部分。LOFAR另一位主要研究者、荷兰格罗宁根大学理论学家Saleem Zaroubi表示,这些天线是“旧技术”。它们没有活动部件,因此不能集中到一个特殊的点,仅能接收到射向自己的东西。它们需要远方的超级计算机弄清这些信号,并将信号与噪音分离。
而这些阵列面临的最大挑战是从相同频率的其他射线源中挑选出极其微弱的EoR信号。在银河系,此类频率的无线电波来源于超新星残骸、银河系本身磁场加速的带电粒子和氢云内部电子与粒子撞击发出的辐射等诸多来源。银河系之外,无数的射电星系和星系团也会发射自己的信号。EoR信号模型显示,其他的射电源比它明亮1000~1万倍。
但由于现存的射电源没有图像或目录,研究小组需要将它们标注出来。“减去所有这些背景信号后,信噪比仍为1/10,你需要了解这些噪音,并找到量化它们的方法。”Brentjens说。
一旦做到这些,研究者将得到一个功率谱:射电信号在天空中如何变化的统计分析。这将解释最大的变化是发生在短距离还是长距离内。研究人员还能看到随着时间的推移再电离过程呈现的面貌。EoR或许能够持续数百万年,21厘米射线从历史之初到现在旅行了极长的距离,被拉伸成比后来的射线更长的波长和更低的频率。因此,一个140兆赫的信号可能比一个160兆赫的信号形成时间更早。