Ученые выяснили, когда загорелись первые звезды Вселенной - «Космос»

© N.R.Fuller, National Science FoundationТак художник представил себе первую звезду Вселенной

МОСКВА, 28 фев – Новости Дня. Наблюдения за "эхом" Большого Взрыва помогли ученым выяснить, что первые звезды Вселенной вспыхнули примерно через 180 миллионов лет после ее рождения, что потенциально говорит о наличии "новой физики" в поведении видимой и темной материи, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

Ученые впервые увидели, как формируются первые галактики Вселенной"Открытие этого едва заметного сигнала стало гигантским окном в раннюю Вселенную для нас. Телескопы в принципе не могут получить фотографии столь древних и далеких звезд, но радиоволны, порожденные во время их "пробуждения", помогли нам узнать, когда это произошло", — заявил Джадд Боумэн (Judd Bowman) из университета Аризоны в Темпе (США).

Первая заря Вселенной

Как объясняют ученые, первые звезды Вселенной были совершенно не похожи на современные светила, так как их недра не содержали в себе астрономических "металлов" – элементов тяжелее водорода и гелия. Из-за этого размеры таких светил были практически ничем не ограничены, из-за чего их масса могла превышать солнечную в 300-400 раз и даже больше, а жили они крайне недолго, несколько сотен тысяч или меньше трех миллионов лет.

Пока ученые не уверены, когда появились такие звезды и первые примитивные галактики. Раньше астрофизики считали, что это произошло примерно через 400-500 миллионов лет после Большого Взрыва, когда Вселенная стала достаточно холодной для формирования молекул нейтрального водорода и их объединения в гигантские облака из газа, где физически могут формироваться звезды.

В последние годы астрономы начали сомневаться в этой идее – последние наблюдения при помощи "Хаббла", VLT и многих других телескопов показывают, что первые звезды и галактики существовали уже через 300 и 250 миллионов лет после Большого Взрыва.

Ученые: "космическая змея" раскрыла тайны рождения первых звезд

Боумэн и его коллеги отодвинули эту дату еще на 100 миллионов лет назад в прошлое, обратив внимание на одну общую особенность первых звезд Вселенной – они вырабатывали огромные количества ультрафиолета, чьи лучи расщепляли окружающие их молекулы водорода и делали мироздание прозрачным для остальных форм света.

Этот процесс, как объясняют астрофизики, имел еще одно важное последствие – свободные атомы водорода начинали взаимодействовать с микроволновым фоновым излучением Вселенной, "эхом" Большого Взрыва, что должно было заметно снизить его интенсивность. Через некоторое время, когда ультрафиолет первых звезд расщепил все молекулы водорода, эти взаимодействия прекратились, так как их лучи начали выбивать электроны из атомов водорода и ионизировать его.

Невидимая рука темной материи

В результате этого в спектре современного "эхо" Большого Взрыва должен возникнуть своеобразный провал, расположение которого будет зависеть от того, когда именно появились первые звезды. Используя подобные соображения, Боумэн и его коллеги попытались найти их следы, используя радиобсерваторию Мерчисон в Австралии и специальный набор инструментов EDGES, созданный для поиска такого сигнала.

Эти наблюдения привели к потрясающим и, как считает часть участников проекта, революционным результатам. Оказалось, что первые звезды возникли примерно через 180 миллионов лет после Большого Взрыва, и что они полностью "очистили" Вселенную от нейтрального водорода за очень короткое время, последующие 70 миллионов лет.

Подобные результаты наблюдений, как отмечают астрофизики, полностью не соответствуют теоретическим представлениям о том, как долго длились "темные века" Вселенной и как быстро она могла охлаждаться. Это означает, что материя будущих звезд каким-то загадочным образом охладилась быстрее, чем это предсказывает классическая физика, или что эхо Большого Взрыва было гораздо более горячим, чем считают ученые сейчас.

Астрономы: "мертвые" галактики существуют с самого рождения Вселенной

Реннан Баркана (Rennan Barkana), астрофизик из университета Тель-Авива и один из авторов открытия, считает, что роль подобного "холодильника" могла играть темная материя, более активно взаимодействовавшая с ее видимой "кузиной" во времена рождения первых звезд. Если это действительно так, то частицы темной материи должны обладать неожиданно малой массой и скоростью движения.

В ближайшее время, как отмечают ученые, их открытие будет проверено и повторно подтверждено сразу несколькими другими проектами, использующими похожие методики наблюдений за фоновым излучением Вселенной. Если открытие Боумэна и его команды подтвердится, то тогда космологам придется полностью пересмотреть все теории, описывающие рождение Вселенной, ее "темные века" и то, какую роль темная материя играла в распределении будущих галактик по мирозданию.