Согласно новому исследованию британских ученых, космический рассвет, период, когда вспыхнули первые звезды во Вселенной, произошел между 250 и 300 миллионами лет после Большого взрыва. Ученые пришли к такому выводу после анализа измерений шести наиболее удаленных галактик.
В исследовании, опубликованном в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (DOI: 10.1093/mnras/stab1239), астрономы из Университетского колледжа Лондона (UCL) и Кембриджского университета в сотрудничестве с учеными из Калифорнийского университета, Калифорнийского университета в Санта-Крузе и Техасского университета измерили шесть самых удаленных галактик, которые до сих пор наблюдались. Свету от этих галактик потребовалась большая часть существования Вселенной, чтобы достичь нас. Как признали ученые, это расстояние соответствует «взгляду назад» во времена более чем 13 миллиардов лет назад, когда возраст Вселенной составлял около 550 миллионов лет.
Космический рассвет
— До космического рассвета Вселенная была темной и содержала только водородные облака, а теперь нас окружает вся эта прекрасная космическая структура и триллионы звезд на ночном небе», — сказал Ричард Эллис из Калифорнийского университета, один из авторов исследования. — Вопрос в том, когда все это началось? — добавил он.
Анализ изображений, полученных с помощью космического телескопа Хаббл и космического телескопа Спитцер, позволил исследователям сделать наиболее точные расчеты времени образования первых звезд. С помощью данных, полученных с телескопов, ученые рассчитали возраст исследуемых галактик примерно в 200-300 миллионов лет, что позволило им оценить, когда в них образовались первые звезды.
— Теоретики предполагают, что первые несколько сотен миллионов лет до образования первых звезд и галактик Вселенная была темным местом. Наблюдение момента, когда она впервые купалась в звездном свете, является важной задачей в астрономии. Наши наблюдения показывают, что космический рассвет произошел между 250 и 350 миллионами лет после образования Вселенной, — говорит Николя Лапорте из Кембриджского университета, ведущий автор статьи.
Определение возраста звезд
При анализе данных, полученных с телескопов, ученые сосредоточились на сигнатурах атомарного водорода в атмосферах звезд. Это позволило оценить возраст звезд в изучаемых галактиках. Чем старше популяция звезд, тем сильнее водородная сигнатура. Однако, когда галактика превышает один миллиард лет, эта сигнатура ослабевает. Эта взаимосвязь объясняется тем, что более массивные звезды, которые вносят свой вклад в этот сигнал, быстрее сжигают свое ядерное топливо и умирают первыми.
— Показатель возраста используется для датировки звезд в нашей окрестности в Млечном Пути, но он также может быть использован для датировки чрезвычайно удаленных галактик, наблюдаемых в самой ранней Вселенной. Используя его, мы можем сделать вывод, что даже в столь ранние времена возраст исследуемых галактик уже составлял 200-300 миллионов лет», — сказал д-р Ромен Мейер из Калифорнийского университета и Института астрономии Макса Планка в Гейдельберге, соавтор статьи.
Дальнейшие измерения, включая красное смещение каждой из наблюдаемых галактик, позволили оценить их космологическое расстояние и, следовательно, время, в которое они наблюдаются. Тем самым ученые подтвердили, что их наблюдения соответствуют взгляду в прошлое, когда возраст Вселенной составлял всего 550 миллионов лет.
— Если бы мы измерили возраст одной галактики, скептики сказали бы, что, возможно, речь идет о какой-то конкретной галактике, но у нас есть измерения шести галактик. Это первая значимая оценка того, когда наступил космический рассвет, поскольку она основана на данных о значительной популяции галактик, подчеркнул Эллис.
— За последнее десятилетие астрономы расширили границы возможного наблюдения до того времени, когда возраст Вселенной составлял всего 4 процента от ее нынешнего возраста, но из-за ограниченной прозрачности земной атмосферы и возможностей космических телескопов «Хаббл» и «Спитцер» мы достигли своего предела. Теперь мы с нетерпением ждем запуска космического телескопа Джеймса Уэбба, который, как мы полагаем, будет обладать возможностью прямого наблюдения за космическим рассветом. Поиск этого важного момента в истории Вселенной был святым Граалем в астрономии на протяжении десятилетий. Поскольку мы сделаны из материи, переработанной в звездах, это в некотором смысле поиск нашего собственного происхождения», — отметил Эллис.
Источник: Университетский колледж Лондона, фото доктора Харли Каца, научного сотрудника Бикрофта, факультет физики, Оксфордский университет
