Naudodami iškreiptą erdvėlaikį kaip didinamąjį stiklą, astronomai užfiksavo tolimiausią tokio pobūdžio signalą iš nutolusios galaktikos, kuris gali atverti langą į mūsų visatos formavimosi istoriją.
Rekordinis radijo dažnio signalas, užfiksuotas Indijoje esančiu milžinišku metrinių bangų radijo teleskopu (GMRT), atėjo iš galaktikos SDSSJ0826+5630, esančios už 8,8 mlrd. šviesmečių nuo Žemės. Tai reiškia, kad signalas buvo išspinduliuotas, kai visata buvo maždaug trečdalio dabartinio amžiaus.
Signalas yra visatos pirmapradžio elemento – neutralaus vandenilio – emisijos linija. Po Didžiojo sprogimo šis elementas egzistavo visoje kosminėje erdvėje kaip migla, iš kurios galiausiai susiformavo pirmosios žvaigždės ir galaktikos. Astronomai ilgai ieškojo neutralaus vandenilio tolimų signalų, tikėdamiesi surasti momentą, kai pradėjo švytėti pirmosios žvaigždės. Tačiau, atsižvelgiant į nepaprastai didelius atstumus, šiuos signalus buvo sunku pastebėti.
Naujai paskelbtas tyrimas rodo, kad gravitaciniu lęšiu vadinamas efektas gali padėti astronomams aptikti neutralaus vandenilio požymių.
„Galaktikos skleidžia įvairių rūšių radijo signalus“, – pranešime sakė pagrindinis tyrimo autorius Arnabas Chakraborty, McGill universiteto kosmologas, – „Iki šiol buvo įmanoma užfiksuoti tik šį konkretų signalą iš netoliese esančios galaktikos, todėl mūsų žinios apsiribojo tik tomis galaktikomis, kurios yra arčiau Žemės.“
Tamsusis amžius
Neutralus vandenilis, susiformavęs praėjus maždaug 400 000 metų nuo visatos pradžios, kai protonai ir elektronai pirmą kartą susijungė su neutronais, egzistavo neryškiame ankstyvajame kosmose visą vadinamąjį tamsųjį amžių – epochą prieš atsirandant pirmosioms žvaigždėms ir galaktikoms.
Kai galiausiai susiformuoja žvaigždės, jos skleidžia stiprią ultravioletinę šviesą, kuri atima elektronus iš daugelio vandenilio atomų jas supančioje erdvėje ir taip jonizuoja atomus, todėl jie nebėra neutralūs.
Ilgainiui jaunos žvaigždės praranda ultravioletinės šviesos intensyvumą, ir dalis jonizuotų atomų rekombinuoja į neutralų vandenilį. Neutralaus vandenilio aptikimas ir tyrinėjimas gali padėti sužinoti apie ankstyviausių žvaigždžių gyvenimą, taip pat apie laiką, kai žvaigždės dar neegzistavo.
Neutralusis vandenilis skleidžia šviesą, kuriai būdingas 21 cm bangos ilgis. Tačiau naudoti neutralaus vandenilio signalus ankstyvosios visatos tyrimams yra sudėtinga užduotis, nes ilgo bangos ilgio ir mažo intensyvumo bangos dažnai „paskęsta“ dideliuose kosminiuose atstumuose. Iki šiol tolimiausias aptiktas 21 cm vandenilio signalas buvo už 4,4 mlrd. šviesmečių.
Gravitacinis lęšis žvelgia į praeitį
Norėdami aptikti dvigubai didesniu atstumu nei anksčiau esantį signalą, tyrėjai pasitelkė gravitacinį lęšį.
Gravitacinis lęšis yra reiškinys, kai šviesa iš labai tolimo ir ryškaus šaltinio užlinksta už masyvaus arčiau esančio objekto – pavyzdžiui, didelės kompaktiškos galaktikos. Tai Albertas Einšteinas aptarė savo bendrojoje reliatyvumo teorijoje.
Gravitacinis lęšis atsiranda, kai tarp mūsų teleskopų ir jo šaltinio atsiduria masyvus objektas. Šiuo atveju erdvę iškreipiantis objektas buvo milžiniška žvaigždes formuojanti galaktika SDSSJ0826+5630, kuri nukreipė silpną ir tolimą neutralaus vandenilio signalą į mūsų dėmesio centrą.
Dabar, kai mokslininkai rado būdą, kaip ištirti anksčiau nepasiekiamus vandenilio debesis, jie nori patobulintų visatos žemėlapių sudarymą įvairiais kosmologiniais amžiais ir, tikėkimės, tiksliai nustatytų momentą, kai pradėjo šviesti pirmosios žvaigždės.
