В тенях "темных веков" можно разглядеть события первых секунд после Большого взрыва
Самые ранние структуры во Вселенной могут стать видимыми для астрономов благодаря теням, которые эти структуры отбрасывали на микроволновый реликтовый фон. До сих пор считалось невозможным разглядеть эти объекты, поскольку они в принципе невидимы - то есть формировались во время так называемых "темных веков" - перед тем, как зажглись первые звезды. "Исследование таких "теней" в будущем обещает дать в руки ученым настоящий кладезь информации о ранней Вселенной", - считает Абрахам Лёб (Abraham Loeb) из Гарвардского университета (Harvard University).
"Темные века" тянулись со времен постепенно затухающих отголосков Большого взрыва, случившегося, как теперь считают, 13,7 миллиардов лет назад, до времени, когда зажглись первые звезды, ионизирующие окружающий газ, - это произошло несколько сотен миллионов лет спустя. В течение этого периода водородные облака успели сформироваться в структуры, которые в конечном счете и стали звездами и галактиками современного типа.
Астрономы дорого бы отдали за то, чтобы понять, как в точности протекал этот процесс, однако из-за банального недостатка света этот период истории Вселенной оказался буквально "неосвещен" и недоступен для каких-либо наблюдений. По крайней мере, так думали до сих пор.
Теперь Лёб и его гарвардский коллега Матиас Залдарриага (Matias Zaldarriaga) показали, что водород в те времена должен был активно поглощать радиацию, порожденную Большим взрывом, и это поглощение должно было оставить "тени", которые можно разглядеть и сегодня. Все это чем-то сродни земным облакам, заслоняющим солнце и отбрасывающим тени на поверхность планеты.
Нейтральный газообразный водород поглощает радиоволны на характерной длине волны 21 сантиметра. Однако длительный процесс расширения Вселенной со времен "темных веков" увеличил длину этой волны в десятки и сотни раз. Поэтому Лёб и Залдарриага рекомендуют искать следы заветных "теней" в диапазоне десятков метров (точнее, вычисления дают 10,56 м), то есть в той области радиоспектра, которой астрономы до сих пор в значительной степени пренебрегали.
Впрочем, все это так просто только на словах, ведь поиск самих этих "теней" на современном этапе представляет собой самый серьезный вызов земным технологиям. Лёб и Залдарриага предсказывают, что искомое поглощение должно сказаться на падении температуры излучения всего лишь на одну тысячную кельвина. Однако они уверены, что голландский радиотелескоп LOFAR, который по плану должны сдать в эксплуатацию в 2006 году, уже сможет выявить нужный эффект после года непрерывных наблюдений.
"Ожидается, что статистика по сигналам порядка 10 милликельвинов должна накопиться спустя несколько сотен часов работы, - говорит радиоастроном Дэвид Хо (David Hough) из Университета Тринити (Trinity University) в Сан-Антонио (штат Техас). - Но я не уверен, что группа, управляющая LOFAR, пожелает потратить целый год на реализацию одного этого проекта".
В ходе другие запланированных экспериментов, включая те, что проводятся в космосе (дабы избежать радиопомех, создаваемых земными источниками), также можно собрать нужную статистику - это произойдет в лучшем случае в течение следующего десятилетия. Зато возможности, открывающиеся вслед за этим перед будущими исследователями, просто потрясают воображение. Ведь "тени", возможно, содержат богатую информацию не только о первых объектах, сформировавшихся в еще юной Вселенной, но и о самых первых долях секунды нашего мира сразу же вслед за Большим взрывом.
Источники:
Cosmic dark age found in shadows - New Scientist
Measuring the Small-Scale Power Spectrum of Cosmic Density Fluctuations Through 21 cm Tomography Prior to the Epoch of Structure Formation - arXiv
Обсудить
Статьи по теме
В тенях "темных веков" можно разглядеть события первых секунд после Большого взрыва
Самые ранние структуры во Вселенной могут стать видимыми благодаря теням, которые они отбросили на микроволновый реликтовый фон. До сих пор считалось невозможным разглядеть эти объекты, поскольку они в принципе невидимы - то есть формировались во время так называемых "темных веков" - перед тем, как зажглись первые звезды.
Взрывающаяся галактика загрязняет Вселенную
Галактика, обозначаемая как M82, когда-то опасно сблизилась со своим соседом, и их "страстные объятия" вылились в серию взрывов и активизацию процессов формирования новых звезд, при этом факелы из раскаленного газа были выброшены на десятки тысяч световых лет в окружающее межгалактическое пространство. Теперь группа британских и американских астрономов сумела рассмотреть эти газовые облака - они выглядят как мощный поток пены, исторгнутый из какого-нибудь пожарного брандспойта.
"Чандра" открывает новый этап в исследованиях темной энергии
Полученные космической рентгеновской обсерваторией "Чандра" снимки ионизированного газа в скоплениях галактик позволили астрономам применить новый метод определения массы и энергии, содержащихся в нашей Вселенной. Было получено независимое подтверждение небывалого явления: примерно 6 млрд лет назад стадия замедляющегося расширения Вселенной прекратилась и сменилась стадией ускоренного расширения, продолжающегося до сих пор.
Галактики, проевшие дырки в космосе, устроили Космический Ренессанс
Астрономы в очередной раз обнаружили наиболее отдаленную галактику из всех, известных на настоящий момент. Она находится от нас на расстоянии приблизительно 13,2 миллиарда световых лет. Излучение от этой галактики, именуемой Abell 1835 IR1916, доносит до нас информацию о Вселенной, которой было только 3 % от ее теперешнего возраста. Этот свет был испущен спустя примерно 470 миллионов лет после Большого взрыва и может рассказать нам о том, как формировались первые галактики после "темных веков", имевших место в истории ранней Вселенной.
"Хаббл" и пара телескопов "Кек" нашли галактику, знаменующую конец "темных веков"
Международная группа астрономов обнаружила новую "рекордную" по удаленности от нас галактику во Вселенной. Расположенная приблизительно в 13 млрд световых лет от Земли, она выглядит такой, какой была спустя всего лишь 750 млн лет после Большого взрыва, когда Вселенной исполнилось только 5 % от ее нынешнего возраста. "Ископаемая" галактика была идентифицирована объединенными усилиями космического телескопа "Хаббл" и пары телескопов Кек на Гавайях. Кроме земной и околоземной техники астрономам на помощь также пришел эффект естественной "космической гравитационной линзы", которая усилила яркость отдаленного объекта.
Гравитационная линза показывает сердце отдаленной галактики
В настоящее время известно уже множество примеров наблюдений галактик, действующих подобно "гравитационным линзам". Лучи света, проходя рядом с ними, отклоняются мощным гравитационным полем. За счет такого "линзирования" на небе появляется несколько дополнительных видимых изображений какого-нибудь отдаленного объекта, расположенного за такой галактикой - например, это может быть яркий квазар. Теперь астрофизики раскрыли важную тайну, связанную с этим феноменом.
Ранняя Вселенная: впервые удалось определить размеры реликтовых галактик
Астрономы Израиля и США нашли первое прямое подтверждение тому, что по крайней мере некоторые галактики размером с Млечный путь уже успели сформироваться, когда Вселенной от роду было меньше миллиарда лет. На иллюстрации - смоделированная структура ранней Вселенной. Первые галактики размером с Млечный путь выглядят как яркие пятна в вершинах этих своеобразных галактических нитей.
Вселенная во власти "темной энергии": новое доказательство
Наблюдения за отдаленными квазарами показывают, что основная часть энергии во Вселенной содержится в форме таинственной "темной энергии". Долгое время считалось, что модель расширяющейся Вселенной, по крайней мере, на современном ее этапе, позволяет обойтись без этой новой сущности.
На крупнейшей карте Вселенной обнаружили темную энергию
Астрономы составили самую детальную на текущий момент 3D-модель окружающей нас Вселенной и уверены, что эта карта позволяет откинуть все сомнения по поводу "темной энергии": она действительно существует и заполняет весь космос.
Теория "холодного темного вещества" получила экспериментальное подтверждение
Канадским астрономам из Университета Торонто удалось измерить протяженность и определить форму массивных невидимых галактических ореолов, состоящих, согласно современным теориям, из темного вещества. Выяснилось, что размеры таких ореолов могут в 5-8 раз превышать видимые размеры галактик (то есть светящееся вещество - звезды). Ученые использовали в своих целях эффект, называемый "гравитационным линзированием".
Вселенная может оказаться старше
Вселенная может оказаться примерно на миллиард лет старше своего официального возраста. К такому выводу пришли физики из Италии и ФРГ. Их выводы основаны на измерении скорости цепочки термоядерных реакций, которые обеспечивают светимость горячих и ярких звезд, масса которых как минимум в два-три раза превышает массу нашего Солнца.
Получено новое ограничение на размер Вселенной
Насколько велика Вселенная? Очередное исследование на эту тему, проведенное путем анализа "пятен" на карте микроволнового фона, полученной WMAP, дает новые цифры и входит в противоречие с недавней теорией, согласно которой Вселенная могла бы быть относительно небольшой и иметь форму додекаэдра.
Теорию суперструн проверят экспериментально
Теорию суперструн можно проверить экспериментально, изучая последствия Большого взрыва. Такое заявление сделал американский физик Ричард Истэр. До сих пор теория суперструн подвергалась критике как малоосмысленная "философия", которая не может получить экспериментального подтверждения на нынешнем этапе развития науки. Проявить себя теория суперструн может только в случае экстремально малых расстояний и при очень высоких энергиях.
Немецкие математики установили, что Вселенная по форме напоминает дудку
Вселенная может иметь форму не какого-нибудь там шара или додекаэдра, а... рожка или горна. Точнее говоря весь наш космос вытянут в этакую длинную трубку, с узким концом с одной стороны и "раструбом" с другой. Такая "конструкция" нашей Вселенной кроме всего прочего подразумевает, что она конечна, а в каких-то ее местах встречаются области, где можно увидеть собственный затылок.
После Большого взрыва свет не спешил "отделяться от тьмы"
Во времена одного из самых ранних периодов своей истории Вселенная была почти вся сплошь "затянута" туманом из атомов водорода и гелия. Даже яркое ультрафиолетовое излучение самых первых звезд в новорожденных галактиках не могло пробиться через эту всепоглощающую завесу из газа, что дало астрономам повод назвать эту космическую эру "темными веками". Только по прошествии сотен миллионов лет первородные звезды смогли постепенно разогреть и ионизировать окружающий газ, преобразовав непроницаемый океан космоса в современное прозрачное космическое пространство. Возможно даже, что переионизация протекала в ходе двух различных фаз, связанных с первым и вторым поколениями звезд.
Скрипка и футбольный мяч: ученые вычисляют форму космоса
Первоначальная обработка данных, полученных зондом WMAP, казалось, подтвердила теорию, что наш мир является бесконечным и "плоским", однако интерпретация очередного массива данных от того же самого зонда дает теперь уже совершенно противоположный результат: окружающий нас космос может быть не только конечным, замкнутым и сравнительно небольшим по объему, но и имеет форму додекаэдра. Это своего рода 12-сторонний зал с волшебными зеркалами, создающими иллюзию бесконечности за счет отображения нескончаемого ряда копий одних и тех же звезд, находящихся, правда, на разных этапах своего развития.
Обнародован "портрет" юной Вселенной, полученный зондом WMAP
Новые данные от зонда WMAP обеспечили космологов информацией, позволяющей нарисовать реальную картину раннего этапа в развитии Вселенной. Кроме того, определен возраст нашего мира с беспрецедентной точностью. Он составляет 13,7 млрд лет. Самое большое удивление ученые испытали, когда при анализе данных выяснилось, что первая генерация звезд появилась спустя всего лишь 200 млн лет после Большого взрыва.
Ученые продолжают собирать "семейный альбом" фотографий Вселенной: юность (5 млрд лет назад)
Ученые, работающие с орбитальной рентгеновской обсерваторией "Чандра", получили снимок юной Вселенной, которая моложе своего нынешнего состояния приблизительно на 5 млрд лет. На картинке запечатлена область из созвездия Большой Медведицы, известная под названием "Северо-западная дыра Локмана".
Темная энергия: астрономы узнали время "космического рывка" в истории Вселенной
Адам Рисс и его коллеги с помощью космического телескопа "Хаббл" наблюдали 6 вспышек от отдаленных сверхновых, которые взорвались приблизительно 9-11 млрд лет назад. Выяснилось, что свет от этих взрывов был менее ярок, чем ожидалось, исходя из их красных смещений и современных темпов расширяющейся Вселенной, это доказывает, что расширение Вселенной в те отдаленные времена замедлялось. А вот момент, когда сила темной энергии преодолела гравитацию, положил начало все ускоряющемуся расширению нашей Вселенной, которое продолжается до сих пор.
Новости по теме
