Астрономы поймали сигнал первых звезд во вселенной. Измерения свидетельствуют о том, что первые солнца сияли уже через сто восемьдесят миллионов лет после Большого взрыва. Сегодня наша вселенная, возраст которой составляет 13 820 млн лет, стала старше почти в 77 раз. Группа астрономов во главе с Джаддом Боуманом из Аризонского государственного университета в Тампе опубликовала результаты проведенного ими анализа в журнале Nature. Наблюдения вполне могут указывать и на таинственную темную материю, считает Реннан Баркана из университета Тель-Авива, рецензия которого размещена в том же номере журнала Nature.
Компьютерная графика плотных голубых звезд во Вселенной.
После Большого взрыва вселенная поначалу была темной и заполненной газом, преимущественно водородом. В этом газе на протяжении последующих миллионов лет образовались уплотнения, выросшие до сгустков, из которых, в конце концов, и сформировались первые звезды. Свет этих первых звезд стал причиной появления своеобразных космических сумерек. Когда это произошло, до сих пор можно было определит лишь теоретически. Теперь же ученые под руководством Боумана смогли подтвердить эту гипотезу наблюдениями. «Телескопы не в состоянии заглянуть настолько далеко, чтобы напрямую отобразить такие доисторические звезды», - объясняет Боуман. - «Но мы с помощью радиоволн из вселенной смогли определить, когда они зародились».
Водород превратился в радиоволны
Такое косвенное доказательство далось совсем непросто, ведь ультрафиолетовое излучение первых солнц изменило вездесущий в космосе водородный газ. Вследствие этих изменений водород начал поглощать так называемое фоновое излучение, возникшее из Большого взрыва, правда, лишь до вполне определенной длины излучения в диапазоне радиоволн. И именно эту «тень» водорода сумели обнаружить астрономы в результате сложнейшего и уникального анализа.
Эволюция Вселенной.
Это потребовало очень много времени и сил, так как в исследуемом диапазоне длины радиоволн имеется невероятное количество создающих помех излучений из космоса, а также земных помех, например, исходящих от радиопередатчиков в диапазоне УКВ. «Помехи могут быть в сотни раз громче, чем искомый сигнал», - говорит руководитель программы Питер Курчински из Национального научного фонда США, осуществляющего финансовую поддержку проекта. - «Это можно сравнить с попыткой услышать в эпицентре бушующего урагана удары крыльев колибри».
Это удалось ученым с помощью точно настроенной антенны в австралийской пустыне, где земные радиоволны создают намного меньше помех, и в высшей мере тщательного анализа. «При определенных радиочастотах водородный газ видится на дисплеях в виде неких силуэтов», - разъясняет соавтор Алан Роджерс из Массачусетского технологического института. - «Это первый настоящий сигнал, который испускали звезды во время своего возникновения, воздействуя и на окружающую их среду и пространство».
Расширение вселенной растягивает длину волн
Из-за непрерывного расширения вселенной растягивалась и длина волн излучения, поглощенного газообразным водородом в молодой вселенной. Вследствие этого процесса изначальная длина волн выросла с 21 сантиметра до почти четырех метров. Из точных данных удлинения волн так называемого «красного смещения» исследователи смогли рассчитать, что самая первая «тень» сформировалась где-то через сто восемьдесят миллионов лет после Большого взрыва.
«Совершенно невероятно, что в этой жизни нам доведется увидеть еще более древнюю точку истории звезд», - считает руководитель группы Боуман. Удавшееся подтверждение древнего водородного силуэта открывает многочисленные возможности новых исследований ранней вселенной, подчеркивает он. При этом астрономов в ходе анализа подстерегала и неожиданность: силуэт оказался выраженным значительно сильнее, чем ожидалось, то есть в молодой вселенной водород смог поглотить намного больше излучения, чем предполагалось. Это может означать, что его температура была значительно ниже, чем считалось до сих пор.
Темная материя прячется
Это наблюдение ученые пока объяснить не могут. Вероятной причиной может рассматриваться взаимодействие водорода в юной вселенной с таинственной темной материей, пишет Баркана. Невидимая темная материя упрямо скрывается от всех измерительных инструментов, но ее можно заметить из-за ее гравитации. Из действия ее гравитации ученым известно, что темная материя в космосе должна присутствовать в пять раз чаще, чем в опознаваемой нами материи, из которой состоят звезды, планеты и сами люди.
Взаимодействие с темной материей могло бы объяснить не только наблюдаемое охлаждение водорода, продолжает Баркана, но и измеренный профиль силуэта водорода. «Если идея Барканы найдет подтверждение, то это может означать, что мы привнесли нечто новое и фундаментальное в знания о темной материи. А ведь именно темная материя - это 85% всей материи вселенной», - констатирует Боуман. И первыми такими подтверждениями могли бы стать физические феномены, которые не вписываются в основополагающие научные теории.
