Группа ученых под руководством астронома Джадда Боумена из Аризонского университета обнаружила свидетельства лучей света первых сформировавшихся после Большого взрыва звезд во Вселенной, сообщает журнал Nature.
Физики считают, что большой взрыв, 13,8 млрд лет назад, создал ионизированную плазму, которая быстро охлаждалась по мере расширения Вселенной. Примерно через 370 тыс. лет этот «бульон» стал образовывать нейтральные атомы водорода. Со временем — и под влиянием силы притяжения — их скопления образовывали раскаленные звезды, которые начали излучать свет.
Этот переход называется космическим рассветом. Но свет от тех, самых первых звезд, теперь был бы настолько слабым, что обнаружить его с помощью наземных телескопов было бы почти невозможно. Астрономы давно надеялись увидеть его косвенно: свет мог тонко изменять поведение водорода, который когда-то заполнял пространство между звездами.
То, что водород поглотил свечение космического микроволнового фона (реликтового излучения, послесвечения Большого взрыва) стало бы понятно по характерной длине радиоволны в 21 см.
Для поиска сигнала команда использовала радиотелескоп EDGES, базирующийся в Радиоастрономической обсерватории Мерчисона в Западной Австралии.
Боуман и его коллеги обнаружили предсказанный сигнал примерно на той частоте, на которой они и ожидали. Находка была настолько яркой, что исследователи потратили два года на проверку того, что они не ошибаются. Они даже построили вторую антенну и направляли ее на разные участки неба в разное время.
«После двух лет мы прошли все эти тесты и не смогли найти никакого другого объяснения, — говорит Боуман. — В этот момент мы начали чувствовать волнение».
«В первый раз мы увидели сигнал такой давности во Вселенной помимо послесвечения Большого взрыва», — добавляет исследователь.
Частота, на которой был зафиксирован сигнал, рассказала о его возрасте — 180 млн лет после Большого взрыва. Исчезновение сигнала рассказало ученым о второй вехе — когда более энергичные рентгеновские лучи от гибели первых звезд подняли температуру газа и «прервали» сигнал. Команда Боумана считает, что это произошло около 250 млн лет после Большого взрыва.
Понимание этих первичных звезд важно потому, что их взрывная смерть создала «бульон» из более тяжелых элементов, таких как углерод и кислород, из которых позже образовывались звезды и галактики.
В исследовании также предполагается, что участвовавший в создании ранней вселенной газ мог быть холоднее, чем считалось ранее. Это может объясняться влиянием темной материи, что при подтверждении станет первым случаем в истории, когда темную материю смогли зафиксировать через что-то другое, кроме гравитационных эффектов.
Другие команды ученых также должны будут подтвердить сигнал от протозвезд, однако находка кажется надежной, говорит Салим Заруби, космолог из Гронингенского университета в Нидерландах. «Это очень интересный материал. Это период в истории Вселенной мы знаем очень мало», — добавляет он.