Ανακαλύφθηκε πότε διαμορφώθηκαν τα πρώτα αστέρια στο σύμπαν.

Χρησιμοποιώντας μια συμπαγή κεραία ραδιοφώνου, επί 10 χρόνια, οι ερευνητές ανακάλυψαν στοιχεία για τους παλαιότερους ήλιους στο γνωστό μας σύμπαν. Τα ευρήματά τους δημοσιεύθηκαν στο Nature.

Όταν κοιτάζουμε τα αστέρια, τα βλέπουμε όπως ήταν, όχι όπως είναι. Αυτό συμβαίνει επειδή το φως απαιτεί χρόνο για να ταξιδέψει από την πηγή του στα μάτια μας. Με τα αρκετά ισχυρά τηλεσκόπια, θα μπορούσαμε να δούμε απευθείας τα πολύ παλαιότερα αστέρια του σύμπαντος. Δυστυχώς όμως, αυτά τα τηλεσκόπια δεν υπάρχουν.

Η έρευνα

Αντ’ αυτού, πρέπει να βασιστούμε σε έμμεσες αποδείξεις. Έτσι λοιπόν, μια ομάδα αστρονόμων από το κρατικό πανεπιστήμιο της Αριζόνα (ASU), το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης (MIT) και το Πανεπιστήμιο του Κολοράντο στο Boulder ξεκίνησαν το ψάξιμο. Η αναζήτησή τους ήταν μέρος του έργου “Πείραμα για την ανίχνευση της παγκόσμιας EOR (Epoch of Reionization) Signature (EDGES)”, το οποίο χρηματοδοτείται από το National Science Foundation (NSF).

Οι ερευνητές υποθέτουν ότι τα πρώτα αστέρια πιθανόν άλλαξαν την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία του σύμπαντος, γνωστού και ως κοσμικό μικροκυματικό υπόβαθρο (CMB). Αν και ήξεραν τι ψάχνουν – μια μικρή αλλαγή στην ένταση των ραδιοσημάτων CMB μεταξύ ορισμένων μήκωνν κύματος – διαπίστωσαν ότι δεν θα ήταν εύκολη η εύρεση, λαμβάνοντας υπόψη όλα όσα συμβαίνουν στο σύμπαν.

“Οι πηγές θορύβου μπορεί να είναι 10.000 φορές φωτεινότερες από το σήμα – είναι σαν να βρισκόμαστε στη μέση ενός τυφώνα και να προσπαθούμε να ακούσουμε το πετάρισμα της φτερούγας από ένα κολιμπρί”, ανέφερε σε δελτίο τύπου ο Peter Kurczynski, διευθυντής του προγράμματος NSF.

Με βάση προηγούμενη έρευνα, η ομάδα γνώριζε επίσης ότι τα πρώτα αστέρια του σύμπαντος απελευθέρωσαν μεγάλες ποσότητες υπεριώδους (UV) φωτός. Όταν αυτό το φως αλληλοεπιδρούσε με άτομα υδρογόνου, απορροφούσε τα φωτόνια CMB, αφήνοντας ένα σήμα στις ραδιοσυχνότητες: μια ένδειξη ότι σχηματίζονται αστέρια.

Χρησιμοποιώντας μια προσαρμοσμένη κεραία ραδιοφώνου στην αυστραλιανή έρημο, η ομάδα συνέλεξε δεδομένα ραδιοκυμάτων μέχρι που βρήκαν επιτέλους αυτό που έψαχναν: μια καθαρή βουτιά στην ένταση CMB. Αυτή η βουτιά έδειξε ότι οι αρχαίοι ήλιοι εμφανίστηκαν για περίπου 180 εκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang. Για αρκετά χρόνια, οι ερευνητές προέβησαν σε έλεγχο και επανέλεγχο των δεδομένων πριν καταλήξουν στην εγκυρότητά τους.

“Η εύρεση αυτού του μικροσκοπικού σήματος άνοιξε ένα νέο παράθυρο στο πρώιμο σύμπαν”, δήλωσε στο δελτίο τύπου ο επικεφαλής ερευνητής Judd Bowman, κοσμολόγος του ASU. “Είναι απίθανο να μπορέσουμε να δούμε πιο νωρίς στην ιστορία των αστεριών, στη ζωή μας.”

Πιθανή σύνδεση με τη σκοτείνη ύλη

Όχι μόνο αυτή η ανακάλυψη μας δίνει μια ματιά στα αρχαιότερα αστέρια του σύμπαντος, μπορεί επίσης να μας βοηθήσει να λύσουμε ένα από τα μεγαλύτερα μυστήριά του: τη φύση της σκοτεινής ύλης.

Το σήμα στο κέντρο του έργου EDGES ήταν διπλάσιο σε ένταση από το αναμενόμενο, υποδεικνύοντας ότι τα απορροφητικά άτομα υδρογόνου ήταν ψυχρότερα από ό, τι οι ερευνητές πίστευαν ότι θα ήταν. Μία πιθανή εξήγηση θα μπορούσε να είναι μια αλληλεπίδραση με τη σκοτεινή ύλη.

Photograph by Irina Dmitrienko / Alamy

“Αν επιβεβαιωθεί αυτή η ιδέα, τότε μάθαμε κάτι νέο και θεμελιώδες για τη μυστηριώδη σκοτεινή ύλη που αποτελεί το 85% της ύλης στο σύμπαν”, δήλωσε ο Bowman. “Αυτό θα παρέχει την πρώτη ματιά της φυσικής πέρα από το καθιερωμένο μοντέλο.”

Ακόμα και χωρίς την πιθανή σύνδεση με τη σκοτεινή ύλη, η ανακάλυψη είναι πρωτοποριακή. Τα επακόλουθα έργα της ομάδας του έργου EDGES, τα οποία αποσκοπούν στην αξιοποίηση αυτής της αξιοσημείωτης έρευνας, έχουν ήδη ξεκινήσει.