Астрономи з Кембриджа відкрили сліди перших зірок

24 червня 2025 р. 12:58

24 червня 2025 р. 12:58

Астрономи з Кембриджу показали , як радіосигнал від атомів водню відкриває вікно до епохи перших зірок.

Космічний світанок через радіо

Початки зоряного світла у Всесвіті — період, відомий як Космічний світанок , лишається однією з найменш вивчених фаз космічної еволюції. Водночас це — ключ до розуміння, як первісна темрява перетворилася на Всесвіт, наповнений зорями та галактиками . Через технічні обмеження ми не можемо напряму бачити найперші зірки, однак нове дослідження показує альтернативний шлях.

“Це унікальна можливість дізнатися, як перше світло Всесвіту з’явилося з темряви,” — каже професорка Анастасія Фіалкова з Інституту астрономії Кембриджа. Її команда зосередилася на 21-сантиметровому радіосигналі , який випромінюють атоми водню, що існували між першими зоряними системами понад 13 мільярдів років тому. Цей сигнал зберіг інформацію про вплив ультрафіолетового і рентгенівського випромінювання перших світил .

Телескопи майбутнього як ключ до минулого

Дослідження здійснено в межах проекту REACH (Radio Experiment for the Analysis of Cosmic Hydrogen), який аналізує слабкі космічні сигнали з раннього Всесвіту. REACH ще не повністю налаштований, однак уже має потенціал для фіксації ключових даних. Його доповнює інший проект — Square Kilometer Array (SKA) , масштабна мережа антен, що дасть змогу картографувати великі області неба.

У межах цього дослідження Фіалкова і команда створили модель, яка передбачає залежність 21-сантиметрового сигналу від маси перших зірок , так званих зірок Популяції III . Ці зорі були масивнішими й енергійнішими за сучасні. Їхній вплив на радіосигнал пов’язаний не лише зі світлом, а й з утворенням рентгенівських подвійних — систем, де зірка і залишки зорі взаємодіють.

“Ми перші, хто врахував вплив таких подвійних на формування сигналу,” — пояснює Фіалкова. Ці висновки базуються на комп’ютерному моделюванні, яке інтегрує початкові умови Всесвіту після Великого вибуху.

Від слабких сигналів до глибоких висновків

Радіоастрономія працює інакше, ніж оптичні телескопи — вона не створює зображень, а аналізує статистику слабких космічних шумів . Попри це, вона дозволяє відстежувати зміни температури і хімічного складу водню , що відбувалися в результаті появи перших джерел енергії.

“Потрібно трохи уяви, щоб пов’язати радіодані з історією перших зірок, але наслідки глибокі,” — зауважує Фіалкова. Сигнал, який аналізується, чутливий до структурних особливостей перших галактик , їхніх розмірів та енергетичних властивостей. Це допомагає відрізнити ранні зірки від тих, які ми бачимо сьогодні.

Моделювання Всесвіту як наукова інтуїція

“Ми демонструємо докази того, що наші радіотелескопи можуть розповісти нам деталі про масу тих перших зірок,” — підкреслює доктор Елой де Лера Аседо, співавтор дослідження. Його внесок особливо важливий у межах проекту SKA, що базується в Південній Африці. Саме ця система має потенціал відкрити нові горизонти в космології , надаючи інформацію про те, як і коли з’являлися перші зоряні структури.

Таким чином, новітні теоретичні моделі у поєднанні з прецизійними радіоспостереженнями дозволяють робити висновки про перші мільйони років після Великого вибуху. Ці висновки не лише уточнюють картину еволюції Всесвіту, а й допомагають визначити, якими були “світанкові” зірки , що запалили наш космос.

Наука