Dawno temu, około 400 000 lat po początku wszechświata, Wielkim Wybuchu, wszechświat był ciemny. Nie było gwiazd ani galaktyk, a kosmos składał się z gazu. Przez następne 50-100 milionów lat grawitacja powoli łączyła ze sobą najgęstsze obszary gazu, aż zapadły się one miejscami, tworząc pierwsze gwiazdy. Teraz zespołowi naukowców udało się usłyszeć echo.
Ale jakie były te pierwsze gwiazdy? A kiedy powstały? Jak wpłynęły na resztę wszechświata? Oto pytania, na które próbują odpowiedzieć astronomowie i astrofizycy.
Teraz, po 12 latach eksperymentów, grupa naukowców z Arizona State University pod kierownictwem Judda Bowmana wykryła oznaki pierwszych gwiazd we wszechświecie. Wykorzystując sygnały radiowe, badanie dostarcza pierwszych dowodów na istnienie najwcześniejszych przodków naszego kosmicznego drzewa genealogicznego, urodzonych zaledwie 180 milionów lat po powstaniu wszechświata.
To prawdziwe wyzwanie, ponieważ źródła szumów mogą być tysiąc razy jaśniejsze niż sygnał.
„To tak, jakbyś znajdował się w środku huraganu i próbował poczuć ruch skrzydła kolibra” - powiedział Peter Kurczyński z National Science Foundation, która wspierała te badania.
"Ci badacze z małą anteną radiową na pustyni widzieli dalej niż najpotężniejsze teleskopy kosmiczne, otwierając nowe okno na wczesny Wszechświat."
Aby znaleźć te odciski palców pierwszych gwiazd, zespół Bowmana wykorzystał naziemny instrument zwany spektrometrem radiowym, znajdujący się w obserwatorium astronomicznym Murchison Radio Astronomy Observatory (MRO) australijskiej National Science Agency (MRO) w Australii Zachodniej. W ramach eksperymentu zespół zmierzył widmo radiowe wszystkich sygnałów astronomicznych odbieranych na większości nieba na półkuli południowej i poszukiwał niewielkich zmian mocy w funkcji długości fali (lub częstotliwości).
Gdy fale radiowe docierały do anteny naziemnej, były wzmacniane przez odbiornik, a następnie digitalizowane i rejestrowane przez komputer, podobnie jak działają odbiorniki radiowe i telewizyjne FM. Różnica polega na tym, że instrument jest bardzo precyzyjnie skalibrowany i zaprojektowany tak, aby działał tak płynnie, jak to możliwe na wielu długościach fal radiowych.
Sygnały wykryte przez spektrometr radiowy w tym badaniu pochodziły z pierwotnego gazowego wodoru, który wypełniał młody wszechświat i istniał wśród wszystkich gwiazd i galaktyk. Sygnały te zawierają bogactwo informacji, które otwierają nowe okno na to, jak formowały się i ewoluowały pierwsze gwiazdy - a później czarne dziury i galaktyki.
Wyniki potwierdzają ogólne teoretyczne oczekiwania dotyczące momentu powstania pierwszych gwiazd i ich najbardziej podstawowych właściwości w momencie narodzin.
Zespół zaobserwował, że wodór otaczający pierwsze gwiazdy wydawał się tracić ciepło w szybszym tempie niż oczekiwano, co sugeruje nowy rodzaj interakcji między zwykłą materią a ciemną materią.
Inne studio cofnęło się jeszcze bardziej w przeszłość i nawet symulowało dźwięk Wielkiego Wybuchu. Posłuchaj tego tutaj
Francesca Mancuso
