Як Всесвіт перетворився з холодної, темної однорідності після Великого вибуху на хаотичне сяйво перших світил? Цей загадковий період, відомий як Космічний світанок, залишається однією з найважчих головоломок астрофізики. Світло з тих часів надзвичайно слабке, що робить безпосереднє вивчення перших космічних об’єктів майже неможливим. Наукова спільнота висуває теорії, але бракує прямих доказів. Проте, за словами міжнародної групи астрономів, ми стоїмо на порозі революції у розумінні цієї епохи.
Сигнал із часів творення Всесвіту
У новому дослідженні, опублікованому в журналі Nature Astronomy, науковці заявляють про розробку моделі, здатної виявити масу найперших світил Всесвіту — так званих зір Популяції III. Ключем слугує легендарний 21-сантиметровий радіосигнал. Цей сигнал виник через приблизно 100 млн років після Великого вибуху, коли перші зорі засяяли в темряві, наповнивши Всесвіт світлом.
Після сотень тисяч років охолодження Всесвіт був наповнений переважно нейтральним воднем. Але перші зорі, як могутні реактори, випромінювали світло, достатньо енергійне, щоб знову іонізувати цей водень. У цьому процесі виділялися фотони з характерною довжиною хвилі 21 см. Цей сигнал — безпомилковий відбиток часу народження перших структур космосу. Розшифрувати його — означає отримати ключ до розуміння космічного світанку.
«Це унікальна можливість дізнатися, як перше світло Всесвіту з’явилося з темряви», — підкреслює співавторка дослідження Анастасія Фіалкова з Кембриджського університету.
Зорі-піонери
Використовуючи дані майбутніх потужних інструментів, таких як радіотелескоп REACH та гігантська антенна решітка Square Kilometer Array (SKA), що будується в Австралії, науковці створили модель, здатну «витягнути» інформацію про масу зір Популяції III із самого 21-сантиметрового сигналу.
Ключовим відкриттям під час створення моделі стало те, що попередні дослідження недооцінювали роль особливих систем серед перших світил — рентгенівських подвійних. У таких системах чорна діра або нейтронна зоря поглинає матерію зі звичайної зорі-супутника, генеруючи інтенсивне рентгенівське випромінювання. Виявилося, що ці системи були як яскравішими, так і численнішими, ніж вважалося.
Новий погляд у глибини часу
Ця робота — значний крок уперед у радіоастрономії. Останні досягнення вже починають відкривати нам Всесвіт «низької яскравості». Модель обіцяє пролити безпрецедентне світло на космічний світанок.
Майбутні спостереження з REACH та SKA, інтерпретовані за допомогою цієї нової моделі, можуть нарешті розкрити, якими були перші будівельні блоки нашого космосу, завершивши космічний детектив, що тривав понад 13 млрд років.
Раніше ми повідомляли про те, як був встановлений точний час розсіювання первісного водню у Всесвіті.
За матеріалами Phys
