Un nou studiu minuțios sugerează că primele bile de gaz arzătoare au început să se formeze la aproximativ 180 milioane de ani de la apariția cosmosului.
Stelele ne însoțesc constant pe cerul nocturn, dar oceanele de lumini sclipitoare nu erau întotdeauna o caracteristică a cosmosului.
Acum, oamenii de știință privesc mult în adâncul trecutului, sugerând că primele stele s-au aprins în beznă aproximativ 180 milioane de ani după Big Bang, atunci când universul pe care îl știm noi, a explodat din singularitate pentru ași face apariția.
Vedeţi şi: Dovezile Marii Explozii – Big Bang au fost găsite
Timp de decenii, echipe de oameni de știință urmăreau – sau mai degrabă, concurau – pentru a detecta semnăturile primelor stele.
Noua detectare (en), parte a unui proiect numit EDGES (en), poartă forma unui semnal radio declanșat atunci când lumina de la aceste stelele a început să interacționeze cu gazul de hidrogen din spațiul primordial gol.
Dacă semnalul rezistă cercetări minuțioase, detectarea deschide o nouă linie de investigare cosmologică şi oferă câteva enigme de rezolvat.
„Epoca zorilor cosmici a fost până în prezent un teritoriu total neexplorat”, spune fizicianul Cynthia Chiang (en) de la Universitatea din KwaZulu-Natal din Africa de Sud.
„Este extrem de interesant să aruncăm o privire asupra acestei noi porțiuni a istoriei universului, iar detectarea făcută de EDGES este un prim pas spre înțelegerea în detaliu a naturii primelor stele”.
Zorii Cosmosului
La scurt timp după nașterea universului, el a fost aruncat în întuneric. Primele stele s-au aprins atunci când gazul fierbinte a fuzionat în jurul unor aglomerări de materie întunecată, apoi s-a contractat şi a devenit suficient de dens pentru a aprinde inimile nucleare a stelelor infantile.
Vedeţi şi: Jumătate din materia care lipsea în Univers, în cele din urmă a fost găsită
Pe măsură ce aceste stele începuse să sufle lumină ultravioletă în cosmos, fotonii lor amestecați cu hidrogen primar, le-au determinat să absoarbă radiația cosmică de fond şi să devină translucide.
Când acest lucru s-a întâmplat, acei atomi de hidrogen au produs unde radio, ce au călătorit prin spațiu la o frecvenţă predictibilă, pe care astăzi astronomii le pot observa cu telescoapele radio.
Acelaş proces are loc şi în stelele moderne, atât timp cât ele continuie să transmită lumină în cosmos.
Dar, aceste unde radio, produse de primele suflări stelare, au călătorit într-atât de mult, încât au fost întinse şi deplasate spre roşu.
Astfel, astronomii au putut identifica amprentele celor mai vechi stele în undele radio detectate de o antenă mică din vestul Australiei (en).
„Prima indicație a semnalului a apărut în anul 2015, la câteva săptămâni de la pornirea instrumentului „, spune Judd Bowman (en), de la Universitatea de Stat din Arizona, care este coautorul studiul ce a prezentat rezultatele sale în Nature.
„La început, am presupus că a fost o problemă cu instrumentul, deoarece el [semnalul] era mai mare decât orice la ce ne-am așteptat”.
Bowman şi echipa sa, au petrecut ultimii doi ani în efortul de a exclude eventualele erori, care ar putea imita un semnal venit de la sfârșitul veacurilor întunecate.
„Pe măsură ce am progresat prin zeci de teste, am câștigat încrederea că acesta este într-adevăr un semnal din cer”, spune el.
„Dar, este important ca o altă echipă cu un alt instrument să confirme detectarea”.
Chiang, care este unul dintre membrii celeilalte echipe ce cauta acelaş semnal, este de acord: „Ei justificat consideră că următorul pas este confirmarea măsurătorii cu alte experimente”.
„Acest tip de măsurare este incredibil de dificil, din cauza sensibilității extreme la erorile sistematice, iar echipa EDGES a făcut o treabă impresionantă şi amănunțită în investigarea efectelor instrumentale de nivel scăzut”.
De la lumină la întuneric
Dacă semnalul este adevărat, el reprezintă o provocare pentru unii oameni de știință care cugetau despre felul cum a funcționat universul.
Pentru început, perioada în care aceste stele timpurii au apărut, se potrivește bine cu unele teorii, dar nu şi cu altele.
„Acest lucru este foarte ciudat din mai multe motive”, spune Steven Furlanetto (en) de la UCLA, care studiază modul în care galaxiile se formează şi produc stele.
„Acesta ar putea fi un semn al fizicii exotice, care ar fi extrem de interesant pentru o mulțime de oameni”.
De exemplu, este posibil ca detecția să fie un semn al comportamentului galaxiilor în moduri imprevizibile.
În lucrarea anterioară, Furlanetto şi colegii săi, au început cu observațiile reale ale celor mai vechi galaxii cunoscute, iar apoi au reîntors ceasul cosmic înapoi folosind modele de calculator, căutând astfel vârsta la care ar putea să apară un semnal de la primele stele.
Se crede că primele galaxii ale universului au fost mici, fragile şi nu atât de impunătoare la momentul nașterii stelelor, astfel Furlanetto nu se aștepta ca semnalul să atingă maximul până la aproximativ 325 milioane de ani după big bang.
Vedeţi şi: Ce dacă Big Bangul nu a fost la început? O nou studiu propune o alternativă
Dar, dacă primele stele furnizaseră deja suficientă lumină pentru a-şi face cunoscută prezenţa la 180 milioane de ani după big bang, atunci acele galaxii timpurii trebuiau să fi acționat cumva diferit.
„Cea mai simplă explicație ar fi că la începuturi, aceste obiecte foarte mici, sunt capabile să formeze stele mai eficient, decât o fac în alte circumstanțe”, spune el.
„Acest lucru este foarte diferit de înțelegerea noastră actuală a fizicii galaxiilor”.
De asemenea, gazul primar de hidrogen absoarbe fotonii la rate, care sunt cel puțin de două ori mai mari decât s-a prevăzut.
Acest lucru este problematic pentru unele idei ce se referă la temperatura universului timpuriu.
Aceasta înseamnă că, gazul primordial era mai rece decât se aștepta sau radiația de fond a fost mai fierbinte.
Fascinant, a doua lucrare apărută recent în Nature, sugerează că interacțiunile cu materia întunecată sunt o modalitate de a răci gazul la o temperatură la care el ar putea absorbi mai mulți fotoni.
Materia întunecată reprezintă cea mai mare parte a masei universului, dar ea nu se comportă ca materia normală şi s-a dovedit a fi dificil de înțeles.
Ea în mod regulat ocolește detectarea directă, iar oamenii de știință depun eforturi considerabile pentru a stabili ce exact reprezintă ea şi cum a influențat ea structura universului în timp.
„Ar fi fost foarte excitant dacă aceasta ar fi un semnal al materiei întunecate, şi acest lucru nu este imposibil”, a spus Tracy Slatyer (en) de la MIT.
Dar, notează ea, este prea devreme pentru a accepta această concluzie. O altă alternativă este că, pur şi simplu există mai mulţi fotoni pentru absorbția gazului de hidrogen, deşi nu este evident de unde ar proveni toţi fotonii din universul timpuriu.
Deci, ea şi toți ceilalți, sunt în așteptarea unei confirmări independente a rezultatului EDGES, înainte de a se scufunda prea adânc în posibilele scenarii cu materie întunecată.
„Îmi va fi mai confortabil, după ce vom avea șansa să încercăm să ne gândim despre faptul cum să încadrăm aceasta în aceea ce cunoaștem noi despre materia întunecată şi galaxii”, a spus Furlanetto.
„Deoarece acest lucru este atât de neobișnuit, în comparație cu așteptările noastre, mă neliniștește faptul că ar putea fi ceva irelevant. Nu am idee ce ar putea fi”.
Lasă un răspuns