Вчені виявили, що ранні галактики можуть бути джерелом космічного фонового випромінювання

Науковці з університетів Бонна, Праги та Нанкіна провели дослідження, результати якого можуть суттєво вплинути на наше розуміння ранньої історії Всесвіту. Їхня робота, опублікована в журналі Nuclear Physics B, ставить під сумнів усталені уявлення про природу космічного фонового випромінювання.

Згідно зі стандартною моделлю космології, Всесвіт виник приблизно 13,8 мільярда років тому внаслідок Великого вибуху. Протягом перших 380 000 років після цієї події Всесвіт значно розширився та охолов. Саме тоді електрони та протони змогли об'єднатися, утворюючи електрично нейтральні атоми водню. Цей момент став ключовим, оскільки Всесвіт став прозорим для світла — фотони більше не могли обмінюватися енергією з матерією. Це явище призвело до виникнення космічного мікрохвильового фонового випромінювання, яке ми можемо виявити сьогодні за допомогою надчутливих телескопів.

Професор Павел Крупа з Інституту радіації та ядерної фізики Гельмгольца при Боннському університеті та Карлового університету в Празі разом зі своєю колегою, докторкою Едою Джерго з Університету Нанкіна, зосередили свою увагу на вивченні еліптичних галактик. «За нашими розрахунками, цього фонового випромінювання може взагалі не існувати. Принаймні ми переконані, що його інтенсивність була переоцінена», — зазначає професор Крупа.

Дослідники вивчали відстані між еліптичними галактиками в сучасному Всесвіті. Враховуючи швидкість розширення Всесвіту та характеристики цієї групи галактик, вони змогли визначити час їх формування. Виявилося, що еліптичні галактики були першими галактиками, які утворилися в молодому Всесвіті.

«Наші результати показують, що весь процес формування тривав лише кілька сотень мільйонів років, що відносно мало за космологічними мірками», — підкреслює докторка Джерго. Протягом цього періоду ядерні реакції в новоутворених зорях були надзвичайно потужними.

Обчислення показали, що потужність цього раннього зоряного випромінювання була настільки значною, що ми можемо виявляти його навіть сьогодні. За оцінками вчених, щонайменше 1,4% космічного фонового випромінювання насправді походить від формування еліптичних галактик, хоча цей показник може бути й значно вищим.

Це відкриття має потенційно величезні наслідки для стандартної моделі космології. Попередні дослідження виявили, що фонове випромінювання не є повністю однорідним — його інтенсивність дещо відрізняється залежно від напрямку спостереження. Ці незначні відмінності, які становлять лише тисячні частки відсотка, досі вважалися доказом нерівномірного розподілу газу після Великого вибуху. Саме ця нерівномірність, як вважалося, призвела до формування галактик: густіші ділянки діяли як точки конденсації, де газ стискався під дією власної гравітації, утворюючи зорі.

«Наші результати створюють проблему для стандартної моделі космології», — зазначає професор Крупа. «Можливо, доведеться частково переписати історію Всесвіту». Якщо еліптичні галактики, які також розподілені нерівномірно, дійсно відповідають за щонайменше 1,4% загального виміряного випромінювання, це ставить під сумнів надійність попередніх вимірювань та їх інтерпретацію.

Це дослідження відкриває нові перспективи для розуміння ранньої історії Всесвіту та механізмів формування галактик. Воно також демонструє, як нові спостереження та розрахунки можуть змусити науковців переглянути навіть найфундаментальніші космологічні теорії.