Кога са се появили първите звезди във Вселената?

Използвайки компактна радио антена в продължение на 10 години, изследователски екип открива доказателства за най-старите слънчеви лъчи в известната ни вселена. Когато гледаме звездите сега, ние ги виждаме такива, каквито са били преди време, а не такива каквито са в момента. Това е така, защото светлината се нуждае от време, за да пътува от източника до нашите очи. Това на теория ни дава възможност с достатъчно мощни телескопи директно да видим най-старите звезди във Вселената. За съжаление обаче, такива телескопи не съществуват.

Вместо това трябва да разчитаме на косвени доказателства. Това прави и екипът от астрономи от Аризонаския държавен университет (ASU), Масачузетския технологичен институт (MIT) и университета Колорадо в Боулдър. Търсенето им е част от проекта „Експеримент за откриване на глобалния ЕоР (Epoch of Reionization) Signature“ (EDGES), финансиран от Националната научна фондация на САЩ – (NSF)

Изследователите смятат, че най-ранните звезди, вероятно са променили фоновата електромагнитна радиация, известна още като космически микровълнов фон (CMB). Въпреки че учените знаят какво търсят – малка промяна в интензивността на радиочестотите на CMB между определени дължини на вълните – намирането на нещо подобно не е лесно, като се има предвид всичко останало във Вселената и невероятния фонов шум идващ от там.

„Източниците на шум могат да бъдат 10 000 пъти по-ярки от сигнала, който търсим – това е като да бъдеш в средата на урагана и да се опиташ да чуеш трептенето на крилата на колибри“, отбелязва Питър Кърчински, програмен директор на NSF.

Въз основа на предишни изследвания екипът е установил също, че най-ранните звезди на Вселената освобождават големи количества ултравиолетова (UV) светлина. Когато тази светлина взаимодейства с водородни атоми, тя абсорбира CMB фотони, оставяйки сигнал в радиочестотите; индикация, че се формират звезди.

Използвайки специална радио антена в австралийската пустиня, екипът събира данни от радиовълни, докато най-сетне намира това, което търси: ясен спад в интензитета на CMB. Това „потапяне“ във вселената показва, че древните слънца се появяват за първи път около 180 милиона години след Големия взрив. В продължение на няколко години изследователите са проверявали и преглеждали данните преди да потвърдят тяхната валидност и да ги публикуват.

„Намирането на този малък сигнал отвори нов прозорец към ранната вселена“, казва главният изследовател Джъд Бауман, космолог на ASU. „Малко вероятно е да можем да видим по-ранна историята на звездите по време на нашия живот“, допълва той.

Не само че това откритие ни дава представа за най-ранните звезди на Вселената, но то може да ни помогне и да решим едно от най-големите загадки – природата на тъмната материя.

Сигналът в центъра на проекта EDGES е бил два пъти по-интензивен, отколкото се е очаквало, което показва, че абсорбиращите водородни атоми са по-студени от това, което учените са предполагали. Едно възможно обяснение за тази разлика, би могло да бъде взаимодействието с тъмната материя.

„Ако тази идея бъде потвърдена, тогава ние сме научили нещо ново и фундаментално за мистериозната тъмна материя, която съставлява 85% от материята във Вселената“, казва Бауман. „Това ще даде първото впечатление за физиката извън стандартния модел“, заключава той.

Дори и без възможната връзка с тъмната материя откритието е новаторско. Екипите разработващи проекта EDGES вече планират новите си разработки, пише списание Nature.