Космос говорит — нужно слушать: что рассказывает Вселенная через водород

Международная группа астрономов, возглавляемая Кембриджским университетом, показала, что древний радиосигнал водорода, возникший вскоре после Большого взрыва, может рассказать нам о массе и природе самых первых звёзд во Вселенной. Новая теоретическая модель раскрывает механизм, по которому звёзды Population III влияют на 21-сантиметровый сигнал — ключ к пониманию "Космического рассвета".

Космический рассвет: от мрака к свету

Эпоха, известная как Космический рассвет, началась примерно через 100 миллионов лет после Большого взрыва, когда во Вселенной появились первые звёзды и галактики, разорвавшие "пелену тьмы". Это один из важнейших переходов в истории космоса — но наблюдать его напрямую невозможно, даже с помощью самых мощных телескопов, включая телескоп Джеймса Уэбба.

Радиосигнал водорода — "эхо" древнего света

Учёные сосредоточились на 21-сантиметровом радиосигнале, который излучают атомы нейтрального водорода — вещества, заполнявшего пространство между первыми звёздными системами. Изменения в этом сигнале отражают влияние ультрафиолетового и рентгеновского излучения, исходившего от первых звёзд и образовавшихся после них рентгеновских двойных систем.

Уникальная модель — новое понимание

Группа разработала первую модель, связывающую 21-сантиметровый сигнал с массой первых звёзд, учитывая:

• интенсивность ультрафиолетового света,
• влияние рентгеновских двойных звёзд,
• исходные условия Вселенной — водородно-гелиевый состав после Большого взрыва.

"Наше моделирование показывает, что радиоастрономия способна рассказать, какими были первые светила", — отмечает профессор Анастасия Фиалкова, соавтор исследования.

Проекты REACH и SKA: шаг в раннюю Вселенную

Для наблюдений за этим древним сигналом применяются два крупных радиопроекта:

REACH (подразумевает фиксированную антенну, работающую в Южной Африке) улавливает глобальный 21-см сигнал от водорода. Сейчас проходит калибровку. SKA (Square Kilometre Array), крупнейший радиоинтерферометр в истории, способный "рисовать" карту флуктуаций радиофона ранней Вселенной.

Вместо изображения отдельных звёзд, как это делает оптическая астрономия, радионаблюдения строят статистику по скоплениям, двойным системам и областям звездообразования.