Главная Новости Ученые создали новую методику для наблюдения первых звезд

Астрономы создали новую методику для наблюдения первых звезд

Исследовательская группа Кембриджского университета разработалf методику, позволяющую наблюдать первые звезды, которые возникли через 378 000 лет после Большого взрыва. Тогда Вселенная состояла из горячей смеси водорода и гелия, простейших химических элементов, передает Альтернативная наука.

Изучение рождения первых звезд и галактик всегда было несбыточной мечтой астрономов. Всем же хочется получить ответ на вопрос: откуда мы? Как эволюционировала Вселенная? Как пустота трансформировалась в сложное царство небесных объектов, наблюдаемых спустя 13,8 миллиардов лет после Большого Взрыва?

Square Kilometre Array (SKA) - телескоп нового поколения, строительство которого должно быть завершено к концу десятилетия, - вероятно, сможет получить изображения наиболее раннего света во Вселенной. Для современных обсерваторий задача более скромная - зарегистрировать космологический сигнал звезд через плотные водородные облака.

Ожидается, что такой сигнал будет в сто тысяч раз слабее, чем другие радиосигналы, исходящие из нашей галактики Млечный Путь.

Использование радиотелескопа само по себе вносит искажения в принимаемый сигнал; они могут полностью затушевать интересующую нас "волну". Это базовая проблема радиокосмологии.

Методика позволяетя видеть сквозь первобытные облака и другие шумовые сигналы неба, избегая пагубных искажений, вносимых радиотелескопом.

Она также позволит наблюдать самые ранние звезды, - в основном через взаимодействие с водородными облаками, подобно тому, как мы судим о ландшафте, глядя на тени в тумане.

При помощи нового оборудования астрономы надеются увидеть первые звезды Вселенной, скрытые водородным туманом

Астрономы повышают качество и надежность наблюдений радиотелескопов. Первые наблюдения ожидаются в конце этого года.

О результатах исследования сообщается в журнале Nature Astronomy.

"В то время, когда образовались первые звезды, Вселенная была пуста и в основном состояла из водорода и гелия", - поясняет доктор Элой де Лера Аседо из Лаборатории Кавендиша, ведущий автор статьи.

Он добавил: "Под действием гравитации эти элементы в конце концов собрались вместе, возникли условия для ядерного синтеза, в результате чего образовались первые звезды. Но они были окружены облаками так называемого нейтрального водорода, который очень хорошо поглощает свет, поэтому напрямую трудно обнаружить или наблюдать свет за облаками".

 

В 2018 году другая исследовательская группа (проводящая "Эксперимент по обнаружению глобальной сигнатуры эпохи реионизации" - или EDGES) опубликовала текст, который намекал на возможное обнаружение самого раннего света.

Однако тогда астрономы не смогли повторить результат - помехи от используемого телескопа.

"Для объяснения первоначального результата потребовалась новая физика, так как температура водородного газа «должна быть» намного холоднее, чем допускает наше современное понимание Вселенной.

Альтернативная теория гласит, что речь может идти о необъяснимо высокой температуре фонового излучения. Именно оно воспринимается как космический микроволновый фон.

По словам де Лера Аседо, если подтвердится сигнал, обнаруженный в более раннем эксперименте, то значит он действительно исходил от первых звезд. - «Последствия будут огромными».

Читайте также: Что означает "менеджер президента"?

Для изучения так называют «космического рассвета» астрономы исследуют 21-сантиметровую линию - сигнатуру электромагнитного излучения водорода в ранней Вселенной. Они ищут радиосигнал, который демонстрирует контраст между излучением водорода и излучением за границей водородного тумана.

Методология, разработанная де Лера Аседо и его коллегами, использует байесовскую статистику для обнаружения космологического сигнала в присутствии помех телескопа и общего шума неба, так что сигналы можно разделить.

Для этого потребовались самые современные технологии из разных областей.

В частности, речь идет о симуляции имитационного наблюдения с использованием нескольких антенн, что повышает надежность данных.

"Наш метод позволяет анализировать данные нескольких антенн и в более широком диапазоне частот, чем эквивалентные современные приборы. Такой подход даст необходимую информацию для байесовского анализа данных", - поясняет де Лера Аседо.

Он добавил:

"По сути, мы забыли о традиционных стратегиях проектирования и вместо этого сосредоточились на разработке чего-то вроде обратной конструкции. Мы сможем измерить все, начиная с Космического рассвета и заканчивая эпохой реионизации".

Строительство телескопа проводится в радиозаповеднике Кару в Южной Африке. Здесь отличные условия для радионаблюдений за небом: далеко от антропогенных радиочастотных помех, телевизионных и FM-радиосигналов.

Команда REACH, состоящая из более чем 30 исследователей, - это коллаборация, распределенная по всему миру. В нее входят эксперты в таких областях, как теоретическая и наблюдательная космология, проектирование антенн, радиочастотная аппаратура, математическое моделирование, цифровая обработка, большие данные и байесовская статистика.

Профессор де Вильерс, один из руководителей проекта в университете Стелленбош в Южной Африке, поясняет:

"Хотя технология антенн, используемая в этом приборе, довольно проста, суровые и удаленные условия развертывания, а также строгие допуски, требуемые при производстве, делают проект очень сложным для работы".

Он добавил:

"Мы очень хотим увидеть, насколько хорошо заработает система, и у нас есть полная уверенность в том, что мы сделаем неуловимое открытие".