Opening the 21-cm window into the Cosmic Dawn with NenuFAR
De basis voor detectie van de Kosmische Dageraad
De Kosmische Dageraad is de periode waarin de eerste sterren in het heelal werden gevormd, enkele honderden miljoenen jaren na de Oerknal. Toen deze sterren ontstonden, begon hun straling het omringende neutrale waterstof te ioniseren, dit markeert het begin van het Tijdperk van Reionisatie.
Het 21-cm-signaal, een spectraallijn van neutraal waterstof, biedt een manier om het neutrale gas tijdens de vroege stadia van het heelal te volgen. Terwijl het 21-cm-signaal door het uitdijende heelal reist, wordt de golflengte uitgerekt (en daarmee rood verschoven) tot een schaal in de orde van meters, waar het kan worden waargenomen met radiotelescopen voor lage frequenties. Radio-interferometers kunnen de ruimtelijke fluctuaties van dit roodverschoven 21-cm-signaal meten en vormen zo een krachtig middel om deze grotendeels onverkende perioden in de geschiedenis van het heelal te bestuderen. Het detecteren van dit zwakke signaal is echter uiterst uitdagend, omdat het wordt overstemd door helderdere voorgrondsignalen en instrumentele effecten die ons zicht belemmeren.
NenuFAR is een nieuwe radio-interferometer in Frankrijk en een krachtig instrument voor 21-cm-kosmologie, dat in staat is het 21-cm-signaal uit de Kosmische Dageraad te detecteren. In dit proefschrift gebruikt Satyapan Munshi NenuFAR om de strengste limieten tot nu toe te stellen aan het vermogensspectrum van het 21-cm-signaal tijdens de Kosmische Dageraad. Munshi ontwikkelde ook nieuwe analytische vergelijkingen, algoritmen en statistische methoden om de belangrijkste verontreinigingen te begrijpen en te verminderen die ons vermogen om het signaal te detecteren beperken. Deze inspanningen vormen de basis voor de toekomstige detectie van het 21-cm-signaal van de Kosmische Dageraad met NenuFAR en andere toekomstige instrumenten zoals de Square Kilometre Array.
Satyapan Munshi voerde zijn onderzoek uit bij het Kapteyn Institute for Astronomy, met financiering van het European Research Council. Hij vervolgt zijn loopbaan als postdoc bij de Australian National University.