Wczesny etap powstawania wszechświata pozostaje w dużej mierze tajemnicą dla współczesnej nauki. Jednak w nowych badaniach opublikowanych w czasopiśmie Nature naukowcy przedstawili przekonujący przypadek, kiedy dokładnie zaczęły powstawać pierwsze gwiazdy. Po Wielkim Wybuchu około 13,7 miliardów lat temu wszechświat był ciemny, gorący i wypełniony wysokoenergetycznymi cząstkami elementarnymi. Po 380000 lat wszechświat ostygł na tyle, że mogły istnieć fotony. To wtedy pojawiło się pierwsze kosmiczne tło mikrofalowe (CMB), dzięki któremu naukowcy mogli dowiedzieć się więcej o pochodzeniu wszechświata.
Naukowcy zasugerowali, że badając intensywność kosmicznego mikrofalowego tła, można ustalić moment, w którym zaczęły się formować pierwsze gwiazdy. Kiedy gwiazdy zaczynają się formować, podgrzewają wodór, który przenika wszechświat. Gdy gaz się nagrzewa, pochłania KMPT, w wyniku czego zmniejsza się jego intensywność. Nie da się wykryć takich odchyleń za pomocą tradycyjnych teleskopów, ale tutaj z pomocą nauce przychodzą sygnały radiowe. Sygnały te są jednak tak słabe, że łatwo je przesłania każdy szum, który czasami może być dziesiątki tysięcy razy silniejszy. Jak to ujął jeden z badaczy: „Poszukiwanie tych sygnałów jest jak próba usłyszenia szelestów skrzydeł kolibra w środku huraganu”.
Jednak takie trudności nie powstrzymały naukowców. Zespół naukowców z University of Arizona i Massachusetts Institute of Technology postanowił wykryć wczesne sygnały gwiazdotwórcze i, choć brzmi to niewiarygodnie, dokonali tego. A wszystko to zrobili za pomocą stosunkowo małej anteny (na zdjęciu poniżej). Antena została zainstalowana na jednej z australijskich pustyń, ponieważ to właśnie w takich miejscach można zminimalizować zakłócenia generowanych przez człowieka sygnałów radiowych. Po raz pierwszy szczęście uśmiechnęło się do naukowców w 2016 roku. Wtedy to odnotowano pierwszy spadek intensywności KMPT. Na podstawie uzyskanych danych możemy stwierdzić, że pierwsze gwiazdy powstały około 180 milionów lat po Wielkim Wybuchu.
„To bardzo ekscytujące, ponieważ po raz pierwszy mogliśmy przynajmniej jednym okiem spojrzeć na najważniejszy okres formowania się naszego Wszechświata. Wtedy zaczęły się formować pierwsze gwiazdy i galaktyki. To pierwszy raz, kiedy nauka otrzymała bezpośrednie dane obserwacyjne z tamtej epoki”- powiedział Colin Lonsdale, dyrektor Haystack Observatory.
Zespół badawczy spędził ponad rok, potwierdzając własne wnioski na podstawie otrzymanych sygnałów. Zmieniono położenie anteny, zastosowano inną kalibrację przyrządów pomiarowych. Ale jednocześnie sygnał był obserwowany za każdym razem, podczas gdy okazał się dwukrotnie intensywniejszy niż pierwotnie oczekiwano. Dowodzi to, że wodór we wczesnym wszechświecie był znacznie chłodniejszy niż wcześniej sądzono. Badacz Rennan Barkana z Uniwersytetu w Tel Awiwie twierdzi, że ciemna materia może wyjaśniać chłodniejszy wszechświat.
Dane uzyskane w wyniku badań muszą jeszcze zostać potwierdzone przez innych ekspertów w tej dziedzinie. Niemniej jednak wielu naukowców, którzy zapoznali się już z wynikami eksperymentu specjalistów z MIT i University of Arizona, uważa, że odkrycie to zapewnia jedną, a nawet dwie Nagrody Nobla. Pierwszą nagrodę można przyznać naukowcom za określenie wieku pierwszych gwiazd, a drugą - za odkrycie związane z zimniejszym wodorem i ciemną materią, które jest w stanie rozszerzyć istniejący standardowy model fizyczny. Możesz przeczytać wyniki badań tutaj.
Film promocyjny:
Sergey Gray