13 млрд лет тишины. И только водород шепчет, как первые звёзды разорвали мрак Вселенной
NewsMakerПока что телескопы бессильны в загадках прошлого. Но учёные нашли другой выход…
Как из кромешной темноты Вселенная пришла к сиянию первых звёзд — один из самых интригующих и драматичных вопросов современной космологии. Учёные называют этот переломный момент Космическим Рассветом. Однако заглянуть в ту далёкую эпоху напрямую пока невозможно: даже самые совершенные телескопы не способны уловить свет древнейших светил, появившихся всего спустя сотню миллионов лет после Большого взрыва.
Тем не менее, астрономы нашли иной способ прикоснуться к тем событиям. Международная группа исследователей под руководством Кембриджского университета показала, что массу первых звёзд можно определить, анализируя слабый радиосигнал, возникший благодаря водороду, который заполнял пространство между галактиками и звёздными скоплениями той эпохи.
Речь идёт о так называемой 21-сантиметровой линии — сигнатуре, которая формируется из-за энергетических переходов внутри атомов водорода. Этому сигналу более 13 миллиардов лет, и именно он позволяет учёным проследить путь, по которому безликое облако водорода и гелия постепенно превращалось в сложную, наполненную светом и материей Вселенную.
Как объясняет профессор Анастасия Фиалков из Института астрономии Кембриджа, впервые появляется реальный шанс понять, как в космическом мраке зародился первый свет. Её команда работает над проектом REACH — специальной радиосистемой, предназначенной для регистрации сигналов, оставшихся от тех далёких времён.
REACH не похож на привычные оптические телескопы вроде знаменитого James Webb. Здесь не будет красочных изображений далёких галактик, зато прибор способен улавливать едва заметные колебания радиофона Вселенной и по ним судить о свойствах первых звёздных поколений.
Сейчас проект REACH проходит этап калибровки. Однако учёные уже уверены: система позволит получить уникальные данные о Космическом Рассвете и Эпохе Реионизации — времени, когда первые звёзды и чёрные дыры начали разрушать нейтральный водород, делая Вселенную прозрачной для света.
Параллельно строится другой гигантский радиомассив — Square Kilometre Array (SKA), который займётся картированием слабых космических сигналов на огромных участках неба. Фиалков, задействованная сразу в обеих инициативах, подчёркивает: именно комбинация данных REACH и SKA поможет раскрыть ключевые параметры первых светил — их массы, яркости и пространственное распределение.
В рамках нового исследования учёные впервые смоделировали, как именно масса этих первородных звёзд — так называемых светил третьего поколения, или Population III — влияет на 21-сантиметровый сигнал. Особенно значимой оказалась роль рентгеновского излучения, испускаемого бинарными системами, в которых после гибели звезды остаётся компактный объект — например, чёрная дыра или нейтронная звезда.
Ранее подобные детали во многих моделях упускались, что нередко искажало научные выводы. Новые расчёты показали: количество и яркость рентгеновских пар принципиально меняют структуру водородного сигнала, а значит — и понимание свойств первых звёзд.
В отличие от оптических методов, которые позволяют получать изображения отдельных галактик, радиоастрономия строит картину иначе. С помощью статистического анализа и сложных математических моделей учёные восстанавливают целостное представление о распределении древней материи и звёздных популяций.
По словам Фиалков, для этого требуется не только холодный расчёт, но и определённая доля воображения — ведь за сухими графиками и формулами скрывается настоящая космическая драма рождения света.
Как отмечает доктор Элой де Лера Аседо, руководитель проекта REACH и представитель Кембриджа в консорциуме SKA, именно эти прогнозы определяют стратегию дальнейших наблюдений, которые уже ведутся в пустыне Кару в Южной Африке. От их успешности зависит, насколько глубоко нам удастся расшифровать сигналы юности Вселенной.
В ближайшие годы, когда REACH и SKA выйдут на полную мощность, у человечества появится уникальная возможность заглянуть в один из самых таинственных и малоизученных периодов космической истории — и понять, как первые звёзды навсегда изменили облик Вселенной.
Как из кромешной темноты Вселенная пришла к сиянию первых звёзд — один из самых интригующих и драматичных вопросов современной космологии. Учёные называют этот переломный момент Космическим Рассветом. Однако заглянуть в ту далёкую эпоху напрямую пока невозможно: даже самые совершенные телескопы не способны уловить свет древнейших светил, появившихся всего спустя сотню миллионов лет после Большого взрыва.
Тем не менее, астрономы нашли иной способ прикоснуться к тем событиям. Международная группа исследователей под руководством Кембриджского университета показала, что массу первых звёзд можно определить, анализируя слабый радиосигнал, возникший благодаря водороду, который заполнял пространство между галактиками и звёздными скоплениями той эпохи.
Речь идёт о так называемой 21-сантиметровой линии — сигнатуре, которая формируется из-за энергетических переходов внутри атомов водорода. Этому сигналу более 13 миллиардов лет, и именно он позволяет учёным проследить путь, по которому безликое облако водорода и гелия постепенно превращалось в сложную, наполненную светом и материей Вселенную.
Как объясняет профессор Анастасия Фиалков из Института астрономии Кембриджа, впервые появляется реальный шанс понять, как в космическом мраке зародился первый свет. Её команда работает над проектом REACH — специальной радиосистемой, предназначенной для регистрации сигналов, оставшихся от тех далёких времён.
REACH не похож на привычные оптические телескопы вроде знаменитого James Webb. Здесь не будет красочных изображений далёких галактик, зато прибор способен улавливать едва заметные колебания радиофона Вселенной и по ним судить о свойствах первых звёздных поколений.
Сейчас проект REACH проходит этап калибровки. Однако учёные уже уверены: система позволит получить уникальные данные о Космическом Рассвете и Эпохе Реионизации — времени, когда первые звёзды и чёрные дыры начали разрушать нейтральный водород, делая Вселенную прозрачной для света.
Параллельно строится другой гигантский радиомассив — Square Kilometre Array (SKA), который займётся картированием слабых космических сигналов на огромных участках неба. Фиалков, задействованная сразу в обеих инициативах, подчёркивает: именно комбинация данных REACH и SKA поможет раскрыть ключевые параметры первых светил — их массы, яркости и пространственное распределение.
В рамках нового исследования учёные впервые смоделировали, как именно масса этих первородных звёзд — так называемых светил третьего поколения, или Population III — влияет на 21-сантиметровый сигнал. Особенно значимой оказалась роль рентгеновского излучения, испускаемого бинарными системами, в которых после гибели звезды остаётся компактный объект — например, чёрная дыра или нейтронная звезда.
Ранее подобные детали во многих моделях упускались, что нередко искажало научные выводы. Новые расчёты показали: количество и яркость рентгеновских пар принципиально меняют структуру водородного сигнала, а значит — и понимание свойств первых звёзд.
В отличие от оптических методов, которые позволяют получать изображения отдельных галактик, радиоастрономия строит картину иначе. С помощью статистического анализа и сложных математических моделей учёные восстанавливают целостное представление о распределении древней материи и звёздных популяций.
По словам Фиалков, для этого требуется не только холодный расчёт, но и определённая доля воображения — ведь за сухими графиками и формулами скрывается настоящая космическая драма рождения света.
Как отмечает доктор Элой де Лера Аседо, руководитель проекта REACH и представитель Кембриджа в консорциуме SKA, именно эти прогнозы определяют стратегию дальнейших наблюдений, которые уже ведутся в пустыне Кару в Южной Африке. От их успешности зависит, насколько глубоко нам удастся расшифровать сигналы юности Вселенной.
В ближайшие годы, когда REACH и SKA выйдут на полную мощность, у человечества появится уникальная возможность заглянуть в один из самых таинственных и малоизученных периодов космической истории — и понять, как первые звёзды навсегда изменили облик Вселенной.