Ученые из Кембриджского университета разработали метод, позволяющий использовать радиосигналы для определения массы первых звезд, появившихся вскоре после Большого взрыва, около 13 миллиардов лет назад. Исследование, опубликованное в журнале Nature Astronomy, открывает новые возможности для изучения ранней Вселенной и формирования первых галактик.

21-сантиметровый сигнал: ключ к прошлому

Речь идет о так называемом 21-сантиметровом сигнале — слабом радиоизлучении, испускаемом атомами водорода в ранней Вселенной. Этот сигнал несет информацию о том, как первые звезды, известные как звезды Популяции III, и черные дыры влияли на окружающее пространство. По словам профессора Анастасии Фиалков из Института астрономии Кембриджского университета, анализ этого излучения позволяет заглянуть в эпоху «космической зари» — времени, когда первые звезды начали освещать Вселенную, разгоняя первозданную тьму.

«Это уникальная возможность проследить, как появился первый свет во Вселенной», — отметила Фиалков.

Модель первых звезд

Исследователи разработали теоретическую модель, которая связывает массу звезд Популяции III с характеристиками 21-сантиметрового сигнала. В отличие от современных телескопов, таких как «Джеймс Уэбб», которые фиксируют изображения далеких галактик, радиотелескопы собирают статистические данные о слабых сигналах. Это позволяет изучать не отдельные звезды, а целые популяции, существовавшие в ранней Вселенной.

Особое внимание ученые уделили двойным звездным системам, в которых одна звезда превратилась в черную дыру или нейтронную звезду, а другая продолжает существовать. Такие системы испускают мощное рентгеновское излучение, которое нагревает окружающий водород и изменяет характеристики 21-сантиметрового сигнала. Предыдущие исследования недооценивали влияние этих систем, что делало оценки массы первых звезд менее точными.

Значение для астрономии

«Радиоастрономия может рассказать о массе первых звезд и показать, насколько они отличались от современных», — пояснил соавтор исследования доктор Элой де Лера Аседо. Эти данные помогут ученым понять, как формировались первые звезды и галактики, и какие физические процессы управляли эволюцией Вселенной на ранних этапах.

Полученные результаты станут основой для будущих наблюдений с использованием современных радиотелескопов, таких как Square Kilometre Array (SKA). Эти инструменты позволят улавливать слабые сигналы с большей точностью, раскрывая новые детали о космической заре.

Перспективы исследований

Исследование подчеркивает уникальную роль радиоастрономии в изучении ранней Вселенной. Ученые планируют продолжить анализ 21-сантиметрового сигнала, чтобы уточнить характеристики первых звезд и их влияние на формирование галактик. В долгосрочной перспективе эти данные помогут ответить на фундаментальные вопросы о происхождении звезд, черных дыр и, возможно, даже самой жизни во Вселенной.