Міжнародна команда дослідників, до якої увійшли науковці з Університету Міннесоти та Університету штату Огайо, зробила вагомий крок у розвитку точної космології. Вченим вдалося з безпрецедентною точністю виміряти первинний обсяг гелію, який утворився у Всесвіті протягом перших п’яти хвилин його існування.
Результати розлогого дослідження опубліковані у серії з п’яти статей у виданні The Astrophysical Journal. Вони дають нові зачіпки для розуміння фізичних процесів, що відбувалися на самому початку еволюції нашого Всесвіту.
Капсули часу
Згідно з теорією Великого вибуху, близько 13,8 млрд років тому Всесвіт почав розширюватися з надзвичайно гарячого та щільного стану. Ця концепція спирається на три фундаментальні стовпи: факт розширення простору, наявність реліктового мікрохвильового випромінювання та велику кількість первинних легких елементів, насамперед гелію й дейтерію.
Раніше вміст гелію визначали за допомогою екстраполяції — узагальнення даних, зібраних під час спостережень за великою кількістю різних галактик. Цього разу дослідники обрали інший шлях: вони зосередилися на 15 найменших і найбільш віддалених «незайманих» галактиках. Через свій хімічно нерозвинений склад ці об’єкти є своєрідними космічними «капсулами часу», які збереглися практично у тому ж стані, що й невдовзі після народження Всесвіту.
Прорив завдяки спектрографам MODS
Для збору даних вчені задіяли 130 годин спостережень на Великому бінокулярному телескопі. Ключову роль у дослідах відіграли спектрографи MODS, розробка яких в Університеті штату Огайо тривала 12 років.
Завдяки MODS дослідники одночасно проаналізували понад 10 спектральних ліній гелію та 15 ліній водню. Це дозволило компенсувати та врахувати незначні систематичні викривлення, які раніше ігнорувалися, але виявилися критичними для досягнення точності. У результаті похибку вимірювань вдалося зменшити до 0,5 %, що утричі перевершує всі попередні наукові стандарти.
Уточнення Стандартної моделі
Отримані дані мають колосальне значення для фізики фундаментальних частинок. Точне значення кількості первинного гелію дає змогу астрофізикам чітко розрахувати кількість сімейств нейтрино — найлегших субатомних частинок, що існували в первісному гарячому «супі» раннього Всесвіту.
Подібні високоекологічні експерименти не лише підтверджують історичний перебіг еволюції космосу, а й випробують на міцність Стандартну модель фізики, прокладаючи шлях до нових технологічних та фундаментальних відкриттів.
Раніше ми детально розповідали про процес народження Всесвіту.
За матеріалами phys.org
