Наземные телескопы впервые поймали сигнал давностью в 13 млрд лет
С помощью телескопов, расположенных высоко в Андах на севере Чили, астрофизики измерили поляризованный микроволновый свет, чтобы создать более ясную картину одной из наименее изученных эпох в истории Вселенной — Космического Рассвета. Исследование опубликовано в Astrophysical Journal.
«Считалось, что это невозможно сделать с Земли. Преодоление этих препятствий делает это измерение значительным достижением», — сказал Тобиас Мэридж, руководитель проекта, профессор физики и астрономии в Университете Джонса Хопкинса.
Сигнал от поляризованного микроволнового излучения очень слаб. На Земле радиоволны, радары и спутники могут заглушить его, а изменения в атмосфере — исказить. Даже в идеальных условиях для измерения этого типа микроволн требуется крайне чувствительное оборудование.Ученые из проекта Cosmology Large Angular Scale Surveyor (CLASS) Национального научного фонда США использовали телескопы, специально разработанные для выявления «отпечатков пальцев», оставленных первыми звездами в реликтовом излучении, оставшемся после Большого взрыва. Раньше эту задачу выполняли только космические аппараты: американский зонд Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) и космические телескопы Европейского космического агентства Planck.
Сравнивая данные телескопа CLASS с данными миссий Planck и WMAP, исследователи выделили помехи и сосредоточились на общем сигнале от поляризованного микроволнового света.
«Поляризация происходит, когда световые волны сталкиваются с чем-то и затем рассеиваются. Когда свет попадает на капот вашего автомобиля, и вы видите блик, это поляризация. Чтобы видеть ясно, можно надеть поляризованные очки, которые убрают блики. Используя новый сигнал, мы можем определить, какая часть того, что мы видим, является космическим бликом света, отражающегося от "капота" Космического рассвета, так сказать», — объяснил первый автор Юньян Ли.
После Большого взрыва Вселенная представляла собой туман из электронов, настолько плотный, что световая энергия не могла вырваться наружу. По мере расширения и охлаждения Вселенной протоны захватывали электроны, образуя нейтральные атомы водорода, и микроволновый свет становился свободным — смог путешествовать в пространстве между ними. Когда в эпоху Космического Рассвета сформировались первые звезды, их интенсивная энергия освободила электроны из атомов водорода.
Исследовательская группа измерила вероятность того, что фотон от Большого взрыва столкнулся с одним из освобожденных электронов на своем пути через облако ионизированного газа и отклонился от курса.
Эти результаты помогут лучше определить сигналы, исходящие от остаточного свечения Большого взрыва, или космического микроволнового фона, и создать более ясную картину ранней Вселенной.
«Более точное измерение этого сигнала реонизации является важной границей исследования космического микроволнового фона. Для нас Вселенная — это физическая лаборатория. Более точные измерения Вселенной помогают уточнить наше понимание темной материи и нейтрино, неуловимых частиц, в большом количестве заполняющих Вселенную», — сказал Чарльз Беннет, профессор университета Джонса Хопкинса.
Новая симуляция показывает, как зажигался свет во Вселенной — видео
Астрофизики разгадывают образование аномально больших квазаров в ранней Вселенной
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram