Ученым впервые удалось с использованием наземных телескопов заглянуть более чем на 13 миллиардов лет в прошлое и зафиксировать влияние первых звезд на излучение, оставшееся после Большого взрыва. Результаты этого исследования были опубликованы в журнале The Astrophysical Journal (AstroJournal).
Исследование проводилось в Андах на севере Чили, где расположены чувствительные телескопы проекта CLASS. Эти телескопы зафиксировали микроволны, измененные под влиянием первых звезд, сформировавшихся в период, известный как Космическая заря — время, когда во Вселенной появились первые источники света.
По словам руководителя проекта Тобиаса Мэриджа из Университета Джонса Хопкинса, ранее считалось, что подобные измерения невозможно провести с Земли из-за слабости сигналов той эпохи, а также из-за помех, создаваемых атмосферой, радиопомехами и температурными перепадами. Однако ученым удалось преодолеть эти технические преграды, что стало важным достижением в изучении ранней Вселенной.
Телескопы CLASS были специально созданы для обнаружения «отпечатков» первых звезд в реликтовом микроволновом излучении. До этого сигналы такого рода фиксировались только спутниковыми миссиями, как NASA WMAP и Европейское космическое агентство Planck. В новом исследовании данные наземных телескопов сравнивались с результатами этих миссий, что позволило убрать помехи и выделить общий сигнал поляризованного света.
После Большого взрыва Вселенная была заполнена плотным «туманом» свободных электронов, через который свет не мог проходить. Когда температура упала, электроны стали соединяться с протонами, образуя нейтральный водород, и свет смог распространяться свободно. Впоследствии, когда появились первые звезды, их энергия вновь начала ионизировать водород, освобождая электроны. Исследователи измерили вероятность того, что фотоны реликтового излучения столкнулись с этими новыми электронами и отклонились — это дало важные сведения о процессе формирования структуры Вселенной.
Эти результаты помогут точнее отделить изначальное излучение от более поздних искажений, чтобы лучше понимать ранние этапы космической истории. Это особенно важно для исследования природы темной материи и нейтрино — частиц, которые составляют большую часть материи во Вселенной, но практически не поддаются наблюдению.
Ранее древняя черная дыра испустила мощный выброс.