CosmoCube membawa ambisi mengukur suhu gas alam semesta awal dari orbit Bulan, jauh dari kebisingan radio yang memenuhi lingkungan Bumi. Satelit seukuran koper ini akan memburu pancaran lemah hidrogen yang dapat merekam perubahan kosmos sebelum galaksi berkembang seperti sekarang.
Instrumen tersebut ditujukan ke sisi jauh Bulan karena wilayah itu dapat terlindung dari sebagian besar gangguan radio buatan manusia. Kondisi sunyi menjadi kebutuhan utama untuk membedakan sinyal purba dari emisi radio yang jauh lebih kuat.
Pengamatan berpusat pada garis 21cm yang dipancarkan atom hidrogen netral. Hidrogen merupakan unsur yang tersebar luas pada alam semesta dini, sehingga sinyalnya dapat menyimpan informasi tentang kondisi gas dari waktu ke waktu.
Alam semesta yang memuai membuat gelombang dari masa lebih tua mengalami pergeseran merah lebih besar. Akibatnya, sinyal yang sangat tua tampak pada panjang gelombang yang lebih panjang ketika diterima instrumen pengamatan.
Termometer untuk Masa Tanpa Bintang
Profesor Eloy de Lera Acedo dari Laboratorium Cavendish, Universitas Cambridge, menyebut suhu fisik gas sebagai sasaran utama pengukuran. “Hal utama yang kami lacak dengan melihat sinyal ini adalah berapa suhu fisik gas selama alam semesta awal,” kata de Lera Acedo.
Pembacaan suhu tersebut dapat membantu ilmuwan memahami proses yang memengaruhi gas ketika struktur pertama di kosmos mulai terbentuk. Garis 21cm pada akhirnya dapat digunakan seperti termometer untuk menelusuri riwayat lingkungan antargalaksi.
Rentang pengamatan CosmoCube mencakup zaman kegelapan kosmik, ketika bintang dan galaksi belum muncul. Periode ini dimulai sekitar 380.000 tahun setelah Big Bang, saat gas hidrogen sudah menyebar luas di alam semesta.
Misi juga ditargetkan mengikuti perkembangan menuju fajar kosmik, yaitu masa ketika bintang dan galaksi pertama mulai terbentuk. Pengamatan dapat menjangkau akhir reionisasi, sekitar satu miliar tahun setelah Big Bang, ketika gas antargalaksi mengalami perubahan besar.
| Tahap | Waktu yang Disebutkan | Informasi yang Dicari |
|---|---|---|
| Zaman kegelapan kosmik | Mulai sekitar 380.000 tahun setelah Big Bang | Kondisi awal gas hidrogen |
| Fajar kosmik | Setelah zaman kegelapan | Awal pembentukan bintang dan galaksi |
| Akhir reionisasi | Sekitar satu miliar tahun setelah Big Bang | Perubahan gas antargalaksi |
Petunjuk untuk Materi yang Tak Terlihat
Selain suhu gas, bentuk dan kekuatan garis 21cm berpotensi memberi petunjuk mengenai materi gelap. Komponen ini tidak dapat diamati secara langsung dan diperkirakan menyusun sebagian besar materi di alam semesta.
Dengan menelaah karakter sinyal, para ilmuwan berharap dapat mempelajari sifat materi gelap dan mekanisme pembentukan struktur kosmik. Informasi tersebut dapat membantu menjelaskan tahapan yang akhirnya melahirkan bintang serta galaksi.
Teleskop EDGES di Australia sebelumnya pernah mengumumkan deteksi sinyal yang berkaitan dengan periode awal tersebut. Namun, hasil itu masih menjadi perdebatan di kalangan ilmiah, sehingga pengukuran baru diperlukan untuk menambah data pembanding.
Keheningan yang Perlu Dijaga
Radio FM, komunikasi pesawat, satelit, dan perangkat elektronik membuat pencarian sinyal serupa dari Bumi menghadapi gangguan besar. Ionosfer Bumi juga menambah kesulitan untuk pengamatan pada frekuensi yang dibutuhkan.
Sisi jauh Bulan dapat menghalangi gangguan dari Bumi ketika satelit berada di baliknya, tetapi perlindungan ini tidak bersifat mutlak. Lingkungan radio di sekitar Bulan harus tetap bersih dari sumber gangguan baru agar manfaat lokasi tersebut tidak berkurang.
CosmoCube diperkirakan beroperasi sekitar dua tahun dengan kebutuhan biaya sedikit di bawah £50 juta. Proyek ini telah memperoleh pendanaan lebih dari £2 juta dari Badan Antariksa Inggris dan peluncurannya diperkirakan dapat dilakukan sekitar lima tahun lagi.
Profesor Phil Bull dari Jodrell Bank Centre for Astrophysics menilai misi ini dapat membantu menjelaskan proses penting setelah zaman kegelapan kosmik. Ia juga mengingatkan bahwa misi Bulan lain dapat membawa gangguan radio buatan manusia ke kawasan yang justru dibutuhkan astronom untuk tetap senyap.
