Окно в эпоху первых звезд: Ученые поймали радиосигналы из далекого прошлого Вселенной

Ученые из Кембриджского университета разработали метод, позволяющий использовать радиосигналы для определения массы первых звезд, появившихся вскоре после Большого взрыва, около 13 миллиардов лет назад. Исследование, опубликованное в журнале Nature Astronomy, открывает новые возможности для изучения ранней Вселенной и формирования первых галактик.

21-сантиметровый сигнал: ключ к прошлому

Речь идет о так называемом 21-сантиметровом сигнале — слабом радиоизлучении, испускаемом атомами водорода в ранней Вселенной. Этот сигнал несет информацию о том, как первые звезды, известные как звезды Популяции III, и черные дыры влияли на окружающее пространство. По словам профессора Анастасии Фиалков из Института астрономии Кембриджского университета, анализ этого излучения позволяет заглянуть в эпоху «космической зари» — времени, когда первые звезды начали освещать Вселенную, разгоняя первозданную тьму.

«Это уникальная возможность проследить, как появился первый свет во Вселенной», — отметила Фиалков.

Модель первых звезд

Исследователи разработали теоретическую модель, которая связывает массу звезд Популяции III с характеристиками 21-сантиметрового сигнала. В отличие от современных телескопов, таких как «Джеймс Уэбб», которые фиксируют изображения далеких галактик, радиотелескопы собирают статистические данные о слабых сигналах. Это позволяет изучать не отдельные звезды, а целые популяции, существовавшие в ранней Вселенной.

Особое внимание ученые уделили двойным звездным системам, в которых одна звезда превратилась в черную дыру или нейтронную звезду, а другая продолжает существовать. Такие системы испускают мощное рентгеновское излучение, которое нагревает окружающий водород и изменяет характеристики 21-сантиметрового сигнала. Предыдущие исследования недооценивали влияние этих систем, что делало оценки массы первых звезд менее точными.

Значение для астрономии

«Радиоастрономия может рассказать о массе первых звезд и показать, насколько они отличались от современных», — пояснил соавтор исследования доктор Элой де Лера Аседо. Эти данные помогут ученым понять, как формировались первые звезды и галактики, и какие физические процессы управляли эволюцией Вселенной на ранних этапах.

Полученные результаты станут основой для будущих наблюдений с использованием современных радиотелескопов, таких как Square Kilometre Array (SKA). Эти инструменты позволят улавливать слабые сигналы с большей точностью, раскрывая новые детали о космической заре.

Перспективы исследований

Исследование подчеркивает уникальную роль радиоастрономии в изучении ранней Вселенной. Ученые планируют продолжить анализ 21-сантиметрового сигнала, чтобы уточнить характеристики первых звезд и их влияние на формирование галактик. В долгосрочной перспективе эти данные помогут ответить на фундаментальные вопросы о происхождении звезд, черных дыр и, возможно, даже самой жизни во Вселенной.