Согласно новому исследованию, проведенному Международным центром радиоастрономических исследований (ICRAR), на ранних этапах своего развития Вселенная испытала нагрев. Это противоречит ранее сложившимся представлениям о Вселенная возникла из сверххолодного состояния.
Обнаружение произошло в процессе поиска скрытого сигнала от Эпохи реионизации — этапы, наступившие примерно через миллиард лет после Большого взрыва, когда начали формироваться первые звёзды. Полученные данные, свидетельствующие о том, что в то время среда была по крайней мере умеренно тёплой, противоречат моделям, предполагающим, что ионизация происходила при экстремально низких температурах.
«Радиоастроном Катрин Тротт, руководитель проекта по изучению Эпохи реионизации в ICRAR, поясняет: по мере развития Вселенной газ, находящийся между галактиками, расширяется и остывает, поэтому мы предполагали, что он будет крайне холодным. Однако, наши измерения указывают на то, что он был нагрет, по крайней мере, в некоторой степени. Это не значительный нагрев, но он исключает возможность очень холодной реионизации. Вероятно, причиной такого нагрева послужила энергия, излучаемая первыми источниками рентгеновского излучения – чёрными дырами и остатками звёзд, распространяющимися по Вселенной ».
Эпоху, которую ошибочно называют «Тёмными веками», можно считать периодом расцвета, если сравнивать её с ранним этапом развития Вселенной. Прежде чем появились звёзды и галактики, не существовало заметных источников света – лишь облака нейтрального атомарного водорода, которые медленно собирались в течение сотен тысяч лет. В конечном счёте, эти скопления газа начали сжиматься, образуя звёзды первого поколения, отличавшиеся большей яркостью по сравнению с современными. Выделяемая ими энергия привела к ионизации космического водорода, и именно поэтому этот период получил название Эпохи реионизации.
Водород, ранее формировавший огромные космические облака, потерял свои электроны и стал прозрачным для света. Это позволяет современным астрономическим наблюдениям охватывать значительно большие глубины пространства и времени. Однако, в то же время, это затрудняет изучение состояния Вселенной на более ранних этапах её существования. Специалисты используют радиосигнал, известный как линия водорода – электромагнитное излучение с длиной волны 21 сантиметр, которое, по расчетам, способно проникать сквозь облака вещества, рассеивающие волны видимого света, и содержит важные сведения о космической эпохе тьмы.
Для обнаружения этого сигнала команда ICRAR применяет радиотелескоп Murchison Widefield Array (MWA), расположенный в Западной Австралии. Сложность заключается в том, что радиосигналами переполнена Вселенная. « Их источниками могут быть излучения от расположенных неподалеку звёзд и галактик, помехи, возникающие из-за земной атмосферы, а также шум, генерируемый самим телескопом. Лишь после детального устранения этих «фоновых сигналов» полученные данные позволят обнаружить сигналы, относящиеся к Эпохе реионизации », — отмечает радиоастроном из Института радионаблюдений Австралии, Ридхима Нунхуки.
«В рамках данного исследования были разработаны способы подавления фоновых помех и устранения нежелательных сигналов, что позволило глубже понять принципы работы нашего телескопа и получить более чистый сигнал. Кроме того, нам удалось объединить данные, собранные MWA в течение десяти лет наблюдений, для получения непрерывного обзора неба, охватывающего более продолжительный период, чем когда-либо прежде ».
Несмотря на то, что в настоящее время поиск линии водорода не дал ожидаемых результатов, значительный объём ценных данных не только сблизил команду с поставленной задачей, но и позволил выявить дополнительные сведения. В качестве иллюстрации можно привести открытие, свидетельствующее о том, что ранний космос был «предварительно нагрет» до начала реионизации. Учитывая, что в скором времени к поиску подключатся новые радиотелескопы, обнаружение линии водорода, вероятно, станет вопросом недавнего прошлого. « Сигнал, безусловно, присутствует. Необходимо совершенствовать наши данные, собирать больше информации, получать более точные данные, чтобы его обнаружить », — говорит Нунхуки.
Результаты исследования были представлены в двух публикациях, вышедших в журнале .