Так само загадковим, як Великий вибух, що породив Всесвіт, є і короткий, але бурхливий період, який йшов відразу за ним. Як космос перетворився з однорідного моря темряви на хаотичний вир, повний блискучих зірок? Якими були ці перші зірки та як вони народилися?
Поки що ми маємо дуже сильні підозри, але немає твердих відповідей. Одна з причин полягає в тому, що світло цього періоду, званого космічним світанком, надзвичайно слабке, що робить практично неможливим вивести риси цих перших космічних об'єктів, не кажучи вже про пряме спостереження за ними.
Але це незабаром зміниться, за словами групи міжнародних астрономів. У новому дослідженні, опублікованому в журналі Nature Astronomy, астрономи стверджують, що ми знаходимося на межі остаточного розшифрування радіосигналу, який був випущений лише через сто мільйонів років після Великого вибуху. Відомий як 21-сантиметровий сигнал, що відноситься до його особливої довжини хвилі, цей сплеск випромінювання був випущений, коли космос, що зароджувався, породив найраніші зірки й чорні дірки.
"Це унікальна можливість дізнатися, як з темряви з'явилося перше світло Всесвіту", - сказала співавтор дослідження Анастасія Фіалков, астроном з Кембридзького університету, у заяві про роботу. «Перехід від холодного, темного Всесвіту до Всесвіту, заповненого зірками, — це історія, яку ми тільки починаємо розуміти».
Після кількох сотень тисяч років охолодження після Великого вибуху перші атоми, що утворилися у Всесвіті, були переважно нейтральними атомами водню, що складаються з одного позитивно зарядженого протона та одного негативно зарядженого електрона.
Але утворення перших зірок порушило цю рівновагу. Коли ці космічні реактори були включені, вони випромінювали світло досить енергійне, щоб повторно іонізувати цю перевагу нейтральних атомів водню. У процесі вони випускали фотони, які робили світло в характерній довжині хвилі 21 сантиметр, що робить її безпомилковим маркером того, коли утворилися перші космічні структури. Розшифровка цих випромінювань була б рівносильна отриманню скелетного ключа до світанку Всесвіту.
І барабанний дріб, будь ласка: використовуючи телескоп Radio Experiment for Analysis of Cosmic Hydrogen, який в цей час проходить калібрування, і величезну антенну решітку Square Kilometer Array, яка будується в Австралії, дослідники стверджують, що розробили модель, яка може вичленувати маси перших зірок, які іноді називають зірками Популяції III, які замкнені всередині 21-сантиметрового сигналу.
При розробці моделі їх ключовим відкриттям стало те, що досі астрономи не враховували належним чином вплив зіркових систем, які називаються рентгенівськими подвійними серед цих перших зірок. Це системи, в яких чорна діра або нейтронна зоря здирає матеріал із більш звичайної зірки, яка обертається навколо неї, виробляючи світло у рентгенівському спектрі. Коротко кажучи, так видається, що рентгенівські подвійні як яскравіші, так і чисельніші, ніж вважалося раніше.
"Ми є першою групою, що послідовно моделює залежність 21-сантиметрового сигналу від мас перших зірок, включаючи вплив ультрафіолетового зоряного світла і рентгенівського випромінювання від рентгенівських подвійних, що утворилися при смерті перших зірок", - сказала Фіалков. "Ці ідеї отримані з моделювання, яке інтегрує початкові умови Всесвіту, такі як воднево-гелієвий склад, створений Великим вибухом".
Загалом, це ще один багатообіцяльний крок уперед у галузі радіоастрономії, де нещодавні досягнення почали відкривати цілий Всесвіт «низької поверхневої яскравості» — і потенційно в глибину, з обіцянкою пролити світло на наше розуміння космічного світанку, як ніколи раніше.
"Прогнози, про які ми повідомляємо, мають величезні наслідки для нашого розуміння природи перших зірок у Всесвіті", - сказав співавтор дослідження Елой де Лера Аседо, астроном з Кембриджу і головний дослідник телескопа REACH. "Ми представляємо докази того, що наші радіотелескопи можуть розповісти нам подробиці про масу тих перших зірок і про те, чому це раннє світло може так сильно відрізнятися від світла сучасних зірок".
Джерела: Phys.org
