|
Новое представление о первых звездах
|
|
|
|
Понимание того, как Вселенная перешла от тьмы к свету с образованием первых звезд и галактик, является ключевым поворотным моментом в развитии Вселенной, известным как космический рассвет. Однако даже с помощью самых мощных телескопов мы не можем непосредственно наблюдать эти самые ранние звезды, поэтому определение их свойств является одной из самых сложных задач в астрономии.
|
|
|
|
Международная группа астрономов под руководством Кембриджского университета показала, что мы сможем узнать о массах самых ранних звезд, изучая специфический радиосигнал, создаваемый атомами водорода, заполняющими промежутки между областями звездообразования, который возник всего через сто миллионов лет после Большого взрыва.
|
|
|
|
Изучая, как первые звезды и их остатки повлияли на этот сигнал, называемый 21-сантиметровым, исследователи показали, что будущие радиотелескопы помогут нам понять очень раннюю Вселенную и то, как она трансформировалась из почти однородной массы, состоящей в основном из водорода, в невероятную сложность, которую мы наблюдаем сегодня. Их результаты опубликованы в журнале Nature Astronomy.
|
|
|
|
"Это уникальная возможность узнать, как из тьмы появился первый источник света во Вселенной", - сказала соавтор исследования профессор Анастасия Фиалкова из Кембриджского института астрономии. "Переход от холодной, темной Вселенной к вселенной, наполненной звездами, - это история, которую мы только начинаем понимать".
|
|
|
|
|
|
|
Изучение самых древних звезд Вселенной основано на слабом свечении 21-сантиметрового сигнала, тонком энергетическом сигнале, полученном более 13 миллиардов лет назад. Этот сигнал, на который влияет излучение ранних звезд и черных дыр, дает редкое представление о зарождении Вселенной.
|
|
|
|
Фиалков возглавляет теоретическую группу REACH (радиоэксперимент по анализу космического водорода). REACH - это радиоантенна, один из двух крупных проектов, которые могли бы помочь нам узнать о зарождении Космоса и эпохе реионизации, когда первые звезды реионизировали нейтральные атомы водорода во Вселенной.
|
|
|
|
Хотя REACH, который улавливает радиосигналы, все еще находится на стадии калибровки, он обещает раскрыть данные о ранней Вселенной. Тем временем, Square Kilometer Array (SKA) — массивная система антенн, которая находится в стадии разработки, — будет отображать колебания космических сигналов в обширных областях неба.
|
|
|
|
Оба проекта имеют жизненно важное значение для изучения масс, светимости и распределения самых ранних звезд во Вселенной. В текущем исследовании Фиалкова, которая также является членом SKA, и ее коллеги разработали модель, которая позволяет прогнозировать 21—сантиметровый сигнал как для REACH, так и для SKA, и обнаружили, что сигнал чувствителен к массам первых звезд.
|
|
|
|
"Мы являемся первой группой, которая последовательно смоделировала зависимость 21-сантиметрового сигнала от масс первых звезд, включая влияние ультрафиолетового света звезд и рентгеновского излучения от рентгеновских двойных систем, образующихся при гибели первых звезд", - сказал Фиалков, который также является членом Кембриджского научного центра. Институт космологии имени Кавли. "Эти выводы получены в результате моделирования, которое учитывает изначальные условия Вселенной, такие как водородно-гелиевый состав, образовавшийся в результате Большого взрыва".
|
|
|
|
Разрабатывая свою теоретическую модель, исследователи изучили, как 21-сантиметровый сигнал реагирует на распределение масс первых звезд, известных как звезды третьей популяции. Они обнаружили, что предыдущие исследования недооценивали эту связь, поскольку не учитывали количество и яркость рентгеновских двойных систем - двойных систем, состоящих из обычной звезды и коллапсировавшей звезды — среди звезд ТРЕТЬЕЙ популяции, а также то, как они влияют на 21-сантиметровый сигнал.
|
|
|
|
В отличие от оптических телескопов, таких как космический телескоп Джеймса Уэбба, которые получают яркие изображения, радиоастрономия опирается на статистический анализ слабых сигналов. REACH и SKA не смогут получать изображения отдельных звезд, но вместо этого будут предоставлять информацию о целых популяциях звезд, рентгеновских двойных системах и галактиках.
|
|
|
|
"Требуется немного воображения, чтобы связать радиоданные с историей появления первых звезд, но последствия этого глубоки", - сказал Фиалков.
|
|
|
|
"Предсказания, о которых мы сообщаем, имеют огромное значение для нашего понимания природы самых первых звезд во Вселенной", - сказал соавтор исследования доктор Элой де Лера Аседо (Eloy de Lera Acedo), главный исследователь телескопа REACH и PI в Кембридже, занимающийся разработкой SKA. "Мы приводим доказательства того, что наши радиотелескопы могут рассказать нам подробности о массе тех первых звезд и о том, как эти ранние огни, возможно, сильно отличались от современных звезд.
|
|
|
|
- Радиотелескопы, подобные REACH, обещают раскрыть тайны зарождающейся Вселенной, и эти прогнозы необходимы для руководства радионаблюдениями, которые мы проводим с космодрома Кару в Южной Африке".
|
|
|
|
Источник
|
