Ранний этап формирования Вселенной по большей части остаётся загадкой для современной науки. Но в новом исследовании, опубликованном в журнале Nature, исследователи привели убедительные доводы в пользу того, когда именно начали формироваться самые первые звёзды. После Большого взрыва, произошедшего примерно 13,7 миллиарда лет назад, Вселенная была тёмной, горячей и заполненной элементарными частицами высокой энергии. Спустя 380 000 лет Вселенная остыла достаточно для того, чтобы в ней могли существовать фотоны. Именно тогда появился первый космический микроволновый фон (КМФ), благодаря которому учёные сумели узнать больше о зарождении Вселенной.
Исследователи предположили, что исследуя интенсивность космического микроволнового фона, можно установить момент, когда начали зарождаться первые звёзды. Когда звёзды начинают формироваться, они нагревают водородный газ, пронизывающий Вселенную. Нагреваясь, газ поглощает КМФ, в результате чего его интенсивность падает. Обнаружить подобные отклонения с помощью традиционных телескопов невозможно, но здесь науке на помощь приходят радиосигналы. Однако сигналы эти настолько слабы, что их легко перекрывает любой шум, который порой может быть в десятки тысяч раз сильнее. Как выразился один из исследователей: «Поиск подобных сигналов подобен тому, как если бы вы, находясь в эпицентре урагана, попытались услышать во всём этом рёве шелест крыльев колибри».
Однако подобные трудности учёных не остановили. Команда исследователей из Университета Аризоны и Массачусетского технологического института решили обнаружить сигналы раннего звездообразования, и, как бы невероятно это ни звучало, у них это получилось. Причём сделали они всё это с помощью сравнительно небольшой антенны (на фотографии чуть ниже). Антенну установили в одной из австралийских пустынь, так как именно в подобных местах можно минимизировать помехи от радиосигналов, созданных человеком. Впервые удача улыбнулась учёным в 2016 году. Именно тогда было зафиксировано первое падение интенсивности КМФ. Согласно полученным данным, можно сделать вывод, что первые звёзды сформировались примерно через 180 миллионов лет после Большого взрыва.
«Это очень захватывающе, ведь впервые мы смогли хотя бы одним глазком заглянуть в важнейший период формирования нашей Вселенной. Именно тогда начали формироваться первые звёзды и галактики. Это первый случай, когда наука получила прямые наблюдательные данные из той эпохи», — поделился своими эмоциями директор обсерватории Haystack Колин Лонсдэйл.
Команда исследователей провела больше года, подтверждая собственные выводы, сделанные на основе полученных сигналов. Положение антенны менялось, использовалась другая калибровка измерительных приборов. Но при этом сигнал наблюдался каждый раз, при этом он оказался в два раза интенсивнее, чем ожидалось изначально. Это доказывает, что водород в ранней Вселенной был намного холоднее, чем считалось ранее. Исследователь Реннан Баркана из Тель-Авивского университета утверждает, что объяснить более холодную Вселенную может тёмная материя.
Полученные в результате исследования данные всё же должны быть подтверждены другими экспертами в данной области. Тем не менее многие учёные, уже успевшие ознакомиться с результатами эксперимента специалистов из MIT и Университета Аризоны, считают, что открытие это тянет на одну, а то и на две Нобелевских премий. Первую премию учёным можно вручить за определение возраста первых звёзд, а вторую — за открытие, связанное с более холодным водородом и тёмной материей, которое вполне способно расширить существующую стандартную физическую модель. Ознакомиться с результатами исследований можно по этой ссылке.