Astronómovia sa blížia k objavu starovekého signálu z vesmíru. Rozlúsknu veľkú záhadu

Dávno predtým, než sa vesmír rozžiaril prvým svetlom hviezd, sa jeho priestory zrejme začali otepľovať. Nový výskum naznačuje, že už približne 800 miliónov rokov po veľkom tresku dodávali energiu do obrovských oblakov medzigalaktického vodíka prvé čierne diery a doznievajúce žiarenie z umierajúcich hviezd. Tento zdanlivo nenápadný proces mohol zásadne ovplyvniť obdobie, ktoré sa stále radí medzi najmenej prebádané kapitoly histórie vesmíru.

„Je to jedno z najneprebádanejších období nášho vesmíru,“ vysvetľuje spoluautorka štúdie Ridhima Nunhokee z Medzinárodného centra pre rádioastronomický výskum v austrálskom Perthe.  Na tému upozornil portál Live Science.

Kozmické ticho pred prvým svetlom

Po veľkom tresku, ktorý sa odohral pred 13,8 miliardami rokov, sa vesmír rýchlo rozširoval a chladol. Približne po 400-tisíc rokoch sa vytvorili prvé neutrálne atómy vodíka a kozmos sa ponoril do tzv. „kozmických temných vekov“, teda éry bez svetla, keď bol priestor zahalený hustou hmlou vodíka. O niekoľko stoviek miliónov rokov neskôr sa zrodili prvé hviezdy a galaxie, ktoré svojím ultrafialovým žiarením postupne rozptýlili túto hmlu. Tento prechod, známy ako epoch reionizácie, ukončil temnotu a umožnil svetlu voľne putovať vesmírom, čím sa začal kozmos, aký poznáme dnes.

Otázka, ako presne vyzeral vesmír v čase, keď sa z týchto temnôt začal vynárať, patrí k najväčším záhadám modernej astronómie. Nová štúdia publikovaná v The Astrophysical Journal prináša dôležitý dielik do tejto skladačky. Výsledky naznačujú, že predtým, ako sa vesmír „rozsvietil“, nebol taký chladný, ako sa doteraz predpokladalo.

NASA/Youtube/How the Universe Works

Lov na najstarší signál

Pretože prvé hviezdy sú dnes pre teleskopy nedosiahnuteľné (boli príliš slabé, krátko žijúce a vzdialené) vedci sa snažia nájsť ich nepriame stopy. Kľúčom je takzvaná 21-centimetrová vodíková čiara, extrémne slabý rádiový signál, ktorý vzniká, keď sa spin elektrónu a protónu vo vodíkovom atóme preklopí. Tento proces vedie k vyžiareniu fotónu na špecifickej vlnovej dĺžke, ktorú možno zachytiť ako jemné „echo“ dávneho vesmíru.

Tím pod vedením Nunhokee a Cathryn Trott z Curtin Institute of Radio Astronomy analyzoval takmer desať rokov dát z teleskopu Murchison Widefield Array, umiestneného v odľahlej západoaustrálskej púšti. Cieľom bolo nájsť tento tichý rádiový šepot pochádzajúci z obdobia približne 800 miliónov rokov po veľkom tresku. Aby dokázali odhaliť extrémne slabý signál ukrytý pod vrstvami rušenia z Mliečnej cesty, iných galaxií a aj samotnej atmosféry Zeme, vyvinuli novú štatistickú metódu filtrovania dát. Tá umožnila odstrániť väčšinu rušivých zdrojov a vytvoriť najčistejšiu rádiovú mapu raného vesmíru, akú sa doposiaľ podarilo získať.

Vedci síce samotný signál nenašli, no práve táto absencia je prelomová. „Ako sa vesmír vyvíjal, plyn medzi galaxiami sa rozširoval a chladol, takže by sme očakávali, že bude veľmi studený,“ vysvetľuje Trott. „Naše merania však ukazujú, že bol predsa len ohriaty – nie výrazne, ale dosť na to, aby sme vylúčili scenár veľmi chladnej reionizácie. To je nesmierne zaujímavé.“

Predohra veľkého žiarenia

Podľa výskumníkov môžu byť za toto skoré otepľovanie zodpovedné röntgenové lúče z prvých čiernych dier či pozostatkov masívnych hviezd, ktoré do svojho okolia uvoľňovali energiu ešte predtým, než sa objavilo viditeľné svetlo. Nová metóda spracovania dát tak nielenže posúva hranice poznania, ale zároveň pripravuje pôdu pre príchod ďalšej generácie rádioteleskopov – Square Kilometre Array (SKA). Tento gigant, budovaný v Austrálii a Južnej Afrike, má mať dostatočnú citlivosť na to, aby spomínaný 21-centimetrový signál zachytil priamo.

„Vieme, čo hľadáme. Stačí nám niekoľko hodín dát zo SKA a budeme môcť konečne nahliadnuť do jednej z posledných neznámych epoch vesmíru,“ uzatvára Nunhokee.

Nový výskum tak naznačuje, že vesmír sa prebúdzal skôr, ako sa rozžiaril

Čítajte viac z kategórie: Novinky