Насколько разными были галактики в ранней Вселенной?

Массив из 350 радиотелескопов в пустыне Кару в Южной Африке приближается к обнаружению «космического рассвета» — эпохи после Большого взрыва, когда впервые загорелись звезды и начали цвести галактики.

Группа ученых со всей Северной Америки, Европы и Южной Африки удвоила чувствительность радиотелескопа под названием «Водородная эпоха реионизационной решетки» (HERA).Благодаря этому прорыву, они надеются заглянуть в тайны ранней Вселенной.

«За последние пару десятилетий команды со всего мира работали над первым обнаружением радиоволн космического рассвета. Хотя такое обнаружение остается неуловимым, результаты HERA представляют собой наиболее точные исследования на сегодняшний день», — говорит Адриан Лю, исследователь доцент кафедры физики и Космического института Тротье Университета Макгилла.

Это уже был самый чувствительный радиотелескоп в мире, предназначенный для изучения космического рассвета. Теперь команда HERA улучшила свою чувствительность в 2,1 раза для радиоволн, излученных примерно через 650 миллионов лет после Большого взрыва, и в 2,6 раза для радиоволн, излученных примерно через 450 миллионов лет после Большого взрыва. Их работа описана в статье, опубликованной в The Astrophysical Journal.

Хотя ученым еще предстоит обнаружить радиоизлучение конца космических темных веков, их результаты дают представление о составе звезд и галактик в ранней Вселенной. На данный момент их данные показывают, что ранние галактики содержали очень мало элементов, помимо водорода и гелия, в отличие от наших сегодняшних галактик. Сегодняшние звезды содержат множество элементов, от лития до урана, которые тяжелее гелия.

Когда радиоантенны будут полностью подключены к сети и откалиброваны, команда надеется построить трехмерную карту пузырей ионизированного и нейтрального водорода — маркеров ранних галактик — в процессе их эволюции от примерно 200 миллионов лет до примерно 1 миллиарда лет после Большого взрыва. Карта могла бы рассказать нам, чем ранние звезды и галактики отличались от тех, которые мы видим вокруг нас сегодня, и как Вселенная выглядела в период юности, говорят исследователи.

По мнению исследователей, тот факт, что команда HERA еще не обнаружила эти сигналы, исключает некоторые теории эволюции звезд в ранней Вселенной. «Наши данные показывают, что ранние галактики были примерно в 100 раз ярче в рентгеновских лучах, чем современные галактики. Согласно преданиям, это было именно так, но теперь у нас есть фактические данные, подтверждающие эту гипотезу», — говорит Лю.

Команда HERA продолжает совершенствовать калибровку телескопа и анализ данных в надежде увидеть эти пузыри в ранней Вселенной. Однако отфильтровать локальный радиошум, чтобы увидеть сигналы из ранней Вселенной, было непросто. «Если это швейцарский сыр, галактики проделывают дыры, и мы ищем сыр», — говорит Дэвид ДеБоер, астроном-исследователь из радиоастрономической лаборатории Калифорнийского университета в Беркли.

«HERA продолжает совершенствоваться и устанавливать все лучшие и лучшие пределы», — говорит Аарон Парсонс, главный исследователь HERA и доцент кафедры астрономии Калифорнийского университета в Беркли. «Тот факт, что мы можем продолжать двигаться вперед и у нас есть новые методы, которые продолжают приносить плоды для нашего телескопа, — это здорово».

Сотрудничество HERA возглавляется Калифорнийским университетом в Беркли и включает в себя ученых со всей Северной Америки, Европы и Южной Африки при поддержке в Канаде Совета естественных наук и инженерных исследований Канады, Канадского института перспективных исследований, Fonds de recherche du Québec. «Природа и технологии» и Космического института Тротье при Университете Макгилла. Строительство установки финансируется Национальным научным фондом, Фондом Альфреда П. Слоана и Фондом Гордона и Бетти Мур при ключевой поддержке правительства Южной Африки и Южноафриканской радиоастрономической обсерватории (SARAO).

- Этот пресс-релиз был первоначально опубликован на веб-сайте Университета Макгилла.