Skelbia apie didžiausią proveržį astronomijoje nuo gravitacinių bangų atradimo: „jeigu tai pasitvirtintų, šis atradimas vertas dviejų Nobelio premijų“

Šie stebėjimai buvo atlikti po dešimtmetį trukusių pastangų, bet keleriais metais anksčiau, negu tikėtasi. Vienas susijaudinęs apžvalgininkas nurodė, kad šis pasiekimas yra didžiausias proveržis astronomijoje nuo gravitacinių bangų atradimo 2015 m., už kurį buvo paskirta Nobelio premija.

Mokslininkams pavyko akies krašteliu pamatyti šviesą, pasklidusią Visatoje gyvavimo apyaušryje – prieš 13,6 mlrd. metų, kai kosmoso tamsybėse įsižiebė pirmosios žvaigždės.

Dar daugiau, jie taip pat tikriausiai aptiko mįslingosios tamsiosios medžiagos pėdsakų.

Atradimo esmė – silpnas radijo signalas, atskriejęs iš tolimojo kosmoso ir pagautas antena, tik kiek didesne nei šaldytuvas ir nekainavusia nei 5 mln. JAV dolerių, tačiau tam tikra prasme leidusia pasiekti toliau laiku ir erdve negu garsusis „Hubble“ kosminis teleskopas.

Trečiadienį žurnale „Nature“ paskelbtos studijos pagrindinis bendraautorius Juddas Bowmanas, dirbantis Arizonos valstijos universitete, nurodė, kad minėtas signalas kilęs iš pirmųjų Visatos objektų, susidariusių maždaug 180 mln. metų po Didžiojo sprogimo, pasibaigus ankstesniam visuotinės tamsos laikotarpiui.

Pamatyti pačią ankstyviausią šviesą Visatoje, net jeigu jos signalas dabar labai silpnas, yra netgi svarbiau už patį Didįjį sprogimą, nes „mes visi esame sudaryti iš žvaigždžių medžiagos – taigi, žvelgiame į savo pradžią“, sakė astronomas Richardas Ellisas, nedalyvavęs šiame projekte.

Signalas netikėtai parodė itin žemą temperatūrą ir neįprastai aiškiai išreikštą bangą. Astronomams sukant galvas, kokios galėtų būti priežastys, kol kas geriausias paaiškinimas, kad tai lemia slapi tamsioji medžiaga.

Jeigu ši prielaida būtų įrodyta, tai būtų pirmasis tokio pobūdžio tamsiosios medžiagos egzistavimo patvirtinimas.

Mįslinga tamsioji medžiaga sudaro reikšmingą dalį Visatos masės, bet mokslininkams jau dešimtmečius sunkiai sekasi patvirtinti jos egzistavimą.

„Jeigu tai pasitvirtintų, šis atradimas vertas dviejų Nobelio premijų“ – tiek už pagautą pirmųjų žvaigždžių signalą, tiek už potencialiai patvirtintą tamsiosios medžiagos egzistavimą, sakė Harvardo universiteto astronomas Avi Loebas, irgi nepriklausęs šio tyrimo grupei. Vis dėlto jis perspėjo, kad „išskirtiniai teiginiai reikalauja išskirtinių įrodymų“, tad išvadoms patvirtinti reikėtų nepriklausomų tyrimų.

J. Bowmanas sutiko, kad reikia nepriklausomų tyrimų, nors jo komanda du metus darbavosi, tikrindama ir pertikrindama savo išvadas.

„Tai visatos laikotarpis, apie kurį iš tikrųjų nieko nežinome“, – sakė J. Bowmanas ir pridūrė, kad šis pasiekimas prilygsta vieno iš ankstyviausių kosmoso istorijos skyrių „pirmojo sakinio“ atradimui.

Astronomai šio reiškinio negalėjo stebėti tiesiogiai. Iš tikrųjų visos išvados grindžiamos netiesioginiais duomenimis, susijusiais su radijo signalų bangos ilgio pokyčiais.

Ankstyvoji Visata buvo tamsi ir šalta, pripildyta tik vandenilio ir helio. Pradėjusios formuotis žvaigždės paskleidė ultravioletinių spindulių į tarp jų tvyrančias tamsiąsias kosmoso sritis. Ši ultravioletinė šviesa pakeičia įprastą vandenilio atomų energijos būseną, nurodė J. Bowmanas.

Astronomai sutelkė dėmesį į tam tikro ilgio bangas. Jie kliovėsi prielaida, kad tuo atveju, jeigu kosmose būtų buvę žvaigždžių ir jų skleidžiamos ultravioletinės šviesos, tuomet būtų stebima vienokia vandenilio atomų energijos būsena, o jeigu viso to nebūtų – kitokia. Tyrėjai nustatė aiškų, bet silpną signalą, rodantį, kad minėtu laikotarpiu žvaigždžių būta, ir tikriausiai jų buvo daug, sakė J. Bowmanas.

Aptikti šį pėdsaką nebuvo lengva, nes vien mūsiškė Paukščių Tako galaktika skleidžia 10 tūkst. kartų stipresnį radijo triukšmą, sakė šį tyrimą padėjusio finansuoti JAV Nacionalinio mokslo fondo (NSF) pažangiųjų technologijų programos direktorius Peteris Kurczynski.

„Rasti šioje kakofonijoje pirmųjų žvaigždžių poveikį, tarsi išgirsti kolibrio sparnų plazdenimą iš uragano vidaus“, – P. Kurczynski sakė NSF paskelbtame vaizdo įraše.

Mokslininkų tirto radijo dažnių diapazono aukštutinė riba sutampa su FM bangų ruožu, todėl astronomams teko įsikurti Australijos dykumoje, kad išvengtų trikdžių. Štai kodėl antenų kompleksas buvo įrengtas būtent ten.

Vėliau jie uoliai stengėsi patvirtinti savo išvadas. Viena iš šio patikrinimo dalių buvo išbandyti metodą su laboratorijoje sukurtais netikrais signalais. Visi bandymai rodo, kad jų aptiktas pėdsakas susijęs su pirmųjų žvaigždžių egzistavimu, aiškino J. Bowmanas.

Iki šiol mokslininkams buvo mažai žinoma apie šias ankstyvąsias žvaigždes. Jos tikriausiai buvo karštesnės ir paprastesnės sudėties negu dabartinės, sakė R. Ellisas ir J. Bowmanas. Tačiau dabar astronomai žino, kur ir kaip ieškoti, todėl kiti tai patvirtins ir sužinos daugiau, prognozavo J. Bowmanas.

Šis tyrimas neatskleidė, kada tiksliai įsižiebė pirmosios žvaigždės, tik patvirtino, kad po Didžiojo sprogimo praėjus 180 mln. metų jų jau būta. Mokslininkų siūlomose teorijose nurodomi įvairūs laikotarpiai, kada galėjo prasidėti žvaigždėkūros procesai, o 180 mln. metų laikotarpis atitinka dabartinę teoriją, sakė R. Ellisas, Londono universiteto koledžo profesorius.

Kai šis signalas buvo pagautas ir ištirtas, jis parodė, kad tarpžvaigždinėje erdvėje tvyroję vandenilio debesys buvo „netgi šaltesni negu šalčiausia, kiek manėme įmanoma“, sakė Tel Avivo universiteto astrofizikas Rennanas Barkana, parašęs papildomą studiją apie šio atradimo padarinius tamsiosios medžiagos tyrimams. Tyrėjai tikėjosi, kad temperatūra bus 10 laipsnių didesnė negu absoliutus nulis, bet iš tikrųjų ji buvo penkiais laipsniais žemesnė – minus 268 laipsniai Celsijaus.

„Vienintelis dalykas, kurį sužinojome iš šio signalo, – kad dedasi kažkas tikrai labai keisto“, – pabrėžė R. Barkana.

Pasak jo, atrodo tikėtina, kad tamsioji medžiaga, kurios sąveikos su jokia įprasta medžiaga mokslininkai iki šiol nėra pastebėję, galbūt lėmė šį vandenilio atšalimą.

Tamsioji medžiaga sudaro iki 27 proc. Visatos masės, bet mokslininkams apie ją žinoma labai mažai, išskyrus faktą, kad ji nėra sudaryta iš įprastos medžiagos dalelių, vadinamų barionais.

Mokslininkai apie tamsiosios medžiagos egzistavimą sužinojo netiesiogiai, gravitacija pagrįstais matavimais. Jeigu nauji duomenys interpretuojami teisingai, tai būtų pirmasis tamsiosios medžiagos egzistavimo patvirtinimas, grindžiamas ne gravitacijos matavimais, pabrėžė R. Barkana.

Šis tyrimas potencialiai atskleidžia kai ką nauja apie tamsiosios medžiagos prigimtį.

„Jeigu rezultatas teisingas, jis prilygsta netiesioginiam tamsiosios medžiagos aptikimui ir dar daugiau – byloja apie fundamentalios svarbos dalyką (jos sąveiką su barionais), – prie šios studijos neprisidėjęs Johnso Hopkinso universiteto astrofizikas Marcas Kamionkowski rašo savo elektroniniame laiške. – Taigi, (šis atradimas) yra svarbiausias, koks tik gali būti įmanomas kosmologijoje.“