黑暗时代射电探测者任务：探测宇宙黎明

宇宙微波背景在红移约为 1000 时产生，而第一批恒星和黑洞在红移为 10-20 时使星系际介质再电离，这两者之间的时期目前是无法观测的。在这一时期，宇宙的重子组分几乎完全是中性氢，它们落入局部暗物质密度较高的区域。这孕育了包括我们今天在星系和星系团的丝状分布中所见宇宙网在内的大尺度结构的形成。来自这些黑暗时代的唯一可探测信号是氢的 21-cm 谱线，其红移降至约 10-100 MHz 的频率。对该信号的空间观测将使我们能够确定第一批电离辐射源的形成时期和物理学，并有可能探测到暗物质粒子衰变的证据。JPL 正在开发可展开的低频天线和接收器原型，以实现对中性氢的全天光谱测量，并最终绘制信号随红移变化的空间分布。由于地球电离层和无处不在的射电干扰，此类观测必须在太空中进行。这些技术的一个具体应用是黑暗时代射电探测者（DARE）任务。这项小型 Explorer 级任务旨在测量来自月球远端屏蔽区域上方的全天平均氢信号。这些数据将补充对星系际再电离最后阶段进行更高频率射电观测的地面观测。DARE 还将作为空间干涉测量任务的科学先导，对宇宙黑暗时代的氢分布进行成像。