Астрономам впервые удалось с помощью наземных телескопов заглянуть более чем на 13 миллиардов лет назад и зафиксировать, как первые звезды Вселенной повлияли на излучение, оставшееся после Большого взрыва. Работа опубликована в журнале The Astrophysical Journal (AstroJournal).
Исследования проводились в горах Анд на севере Чили, где расположены особо чувствительные телескопы проекта CLASS. С их помощью были измерены микроволны, измененные под действием звезд, сформировавшихся в так называемую Космическую зарю — период, когда во Вселенной начали появляться первые источники света.
Как отмечает руководитель проекта Тобиас Мэридж из Университета Джонса Хопкинса, ранее считалось, что такие измерения невозможно проводить с Земли, потому что сигналы этой эпохи невероятно слабы, а атмосфера, радиопомехи и температурные колебания мешают их регистрации. Тем не менее, исследователям удалось преодолеть эти технические трудности, благодаря чему их работа стала важным шагом в изучении ранней Вселенной.
Телескопы CLASS специально сконструированы для обнаружения «отпечатков» первых звезд в реликтовом микроволновом излучении. До этого такие сигналы удавалось зафиксировать только при помощи спутниковых миссий, таких как WMAP (NASA) и Planck (Европейское космическое агентство). В новой работе данные с наземных телескопов сравнивались с результатами этих миссий, что позволило отделить помехи и выделить общий сигнал поляризованного света.
После самого Большого взрыва Вселенная была заполнена плотным «туманом» свободных электронов, сквозь который свет не мог пройти. Лишь когда температура снизилась, электроны стали соединяться с протонами, образуя нейтральный водород, и свету удалось начать свободное движение. Позже, когда зажглись первые звезды, их мощная энергия вновь начала ионизировать водород, освобождая электроны. Исследователи измерили, насколько вероятно, что фотоны реликтового света столкнулись с этими новыми электронами и отклонились от своего пути — и это дало важную информацию о том, как шло формирование структуры Вселенной.
Результаты помогут точнее отделить исходное излучение от позднейших искажений и дадут более ясное представление о ранних этапах космической истории. Это особенно важно для изучения природы темной материи и нейтрино — частиц, которые составляют большую часть материи Вселенной, но практически не поддаются наблюдению.
