Az univerzum kialakításának korai szakaszában nagyrészt rejtély marad a modern tudomány számára. De a Nature folyóiratban közzétett új tanulmányban a kutatók kényszerítő esetet tettek arra vonatkozóan, mikor kezdődtek pontosan a legelső csillagok. Körülbelül 13,7 milliárd évvel ezelőtt a Nagyrobbanás után az univerzum sötét volt, forró és tele volt nagy energiájú elemi részecskékkel. 380 000 év után az univerzum eléggé lehűlt ahhoz, hogy a fotonok létezzenek. Ekkor jelent meg az első kozmikus mikrohullámú háttér (CMB), amelynek köszönhetően a tudósok megismerhetik az univerzum eredetét.
A kutatók azt sugallták, hogy a kozmikus mikrohullámú háttér intenzitásának megvizsgálásával megállapítható, hogy mikor kezdtek el megjelenni az első csillagok. Amikor a csillagok kialakulni kezdenek, felmelegítik az univerzumot áthatoló hidrogéngázt. Ahogy a gáz felmelegszik, felszívja a CMB-t, amelynek eredményeként intenzitása csökken. Lehetetlen észlelni ezeket az eltéréseket a hagyományos távcsövekkel, de itt a rádiójelek a tudomány segítségére kerülnek. Ezek a jelek azonban annyira gyengék, hogy azokat könnyen eltakarhatja minden zaj, amely időnként több tízezer alkalommal erősebb lehet. Az egyik kutató elmondta: "Ezeknek a jeleknek a keresése olyan, mintha megkísérelnénk hallani a kolibri szárnyokat, amelyek rohannak a hurrikán közepette".
Az ilyen nehézségek azonban nem állították meg a tudósokat. Az Arizonai Egyetem és a Massachusettsi Technológiai Intézet kutatócsoportja úgy döntött, hogy észlelheti a korai csillagképződés jeleit, és - bármennyire hihetetlen is -, úgy tették. Mindezt viszonylag kicsi antennával végezték (az alább látható képen). Az antennát az ausztrál sivatagok egyikébe telepítették, mivel ezekben a helyeken lehet minimálisra csökkenteni az ember által generált rádiójelek által okozott zavarokat. A szerencse először 2016-ban mosolygott a tudósokra. Ekkor regisztrálták a CMB intenzitásának első csökkenését. A kapott adatok alapján arra következtethetünk, hogy az első csillagok körülbelül 180 millió évvel a Nagyrobbanás után alakultak ki.
„Ez nagyon izgalmas, mert először tudtunk legalább egy szemmel bepillantani az univerzumunk kialakulásának legfontosabb időszakába. Ekkor kezdtek kialakulni az első csillagok és galaxisok. Ez az első alkalom, amikor a tudomány közvetlen megfigyelési adatokat kapott erről a korszakról”- mondta Colin Lonsdale, a Haystack Obszervatórium igazgatója.
A kutatócsoport több mint egy évet töltött azzal, hogy megerősítette saját következtetéseit a kapott jelek alapján. Az antenna helyzetét megváltoztattuk, a mérőműszerek eltérő kalibrálását használtuk. Ugyanakkor a jelet minden alkalommal megfigyelték, miközben kétszer olyan intenzívnek bizonyult, mint az eredetileg várták. Ez bizonyítja, hogy a hidrogén a korai világegyetemben sokkal hidegebb volt, mint azt korábban gondolták. Rennan Barkana, a tel-avivi egyetem kutatója állítja, hogy a sötét anyag magyarázhatja a hidegebb univerzumot.
A kutatás eredményeként kapott adatokat a terület más szakértőinek továbbra is meg kell erősíteniük. Ennek ellenére sok olyan tudós, akik már megismerkedtek a MIT és az Arizonai Egyetem szakembereinek kísérletével, úgy vélik, hogy ez a felfedezés egy, vagy akár két Nobel-díjat is megszerez. Az első díjat a tudósok kaphatják az első csillagok életkorának meghatározása érdekében, a második pedig a hidegebb hidrogénnel és a sötét anyaggal kapcsolatos felfedezésért járhat, amely eléggé képes a meglévő szabványos fizikai modell kibővítésére. A kutatási eredmények itt olvashatók.
Promóciós videó:
Sergey Gray