Перше світло, що заповнило Всесвіт, розкриє таємниці космосу: яким чином

Астрономи використовують реліктове випромінювання, перше світло, що заповнило Всесвіт, щоб зрозуміти природу всіх подій, які допомогли сформувати космос. Ермінія Калабрезе з Кардіффського університету, Велика Британія, вважає, що потрібно приділяти більше уваги вивченню реліктового випромінювання, тому що воно може допомогти розгадати всі таємниці Всесвіту, пише Space.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

За словами Калабрезе, реліктове випромінювання присутнє у Всесвіті протягом усієї його історії, воно з'явилося після Великого вибуху і несе в собі інформацію про формування перших зірок, галактик і всієї структури космосу.

Що таке реліктове випромінювання?

Ще приблизно через 380 тисяч років після Великого вибуху Всесвіт був дуже темним місцем і був непрозорим для світла. Річ у тім, що фотони, частинки світла, розсіювалися, що перешкоджало їхньому переміщенню космосом. Реліктове випромінювання — це найперше світло, яке з'явилося після Великого вибуху, і воно складалося з найперших фотонів. Але ці фотони опинилися в пастці взаємодії з усією іншою речовиною, а це означає, що будь-яке явище взаємодіяло з цими фотонами. Тобто це світло "записувало" інформацію про всі фізичні процеси в ранньому Всесвіті, пояснює Калабрезе.

Але перше світло не могло постійно перебувати в цій пастці. Всесвіт розширився і охолов достатньо, щоб дозволити електронам з'єднатися з протонами й утворити перші нейтральні атоми. Це відомо, як період рекомбінації водню. Спочатку світло, що становить реліктове випромінювання, було неймовірно гарячим і енергійним, але в міру того, як Всесвіт продовжував розширюватися, воно охолоджувалося і втрачало енергію, внаслідок чого частота цього випромінювання зменшилася до мікрохвильового діапазону електромагнітного спектра.

Як вчені використовують реліктове випромінювання?

Оскільки рекомбінація водню відбулася у всьому Всесвіті одночасно, реліктове випромінювання надходить до нас з усіх боків рівномірно. Це означає, що воно має однаковий вигляд у всіх областях неба, які вчені називають ізотропними.

Ця схожість навіть на протилежних сторонах Всесвіту в областях, які наразі не стикаються, є одним із ключових доказів того, що Всесвіт колись існував у гарячому і щільному стані, а потім пройшов період швидкого розширення. Але саме в областях, де виникають крихітні відмінності, вчені знаходять корисне для себе реліктове випромінювання.

Усередині цього випромінювання є невеликі відхилення від однорідності, які називаються анізотропіями. Саме завдяки цим анізотропіям реліктове випромінювання містить інформацію про еволюцію Всесвіту.

Дрібномасштабна анізотропія реліктового випромінювання являє собою крихітні зміни щільності в ранньому Всесвіті, які в кінцевому підсумку призвели до створення галактик і скупчень галактик. Хоча вони можуть бути крихітними, без цих змін не з'явилася б структура Всесвіту, яку ми бачимо сьогодні, каже Калабрезе.

"Зараз ми працюємо з трьома методами вивчення реліктового випромінювання, і всі ці методи мають плюси й мінуси, але поки що ми не отримали повну інформацію про природу реліктового випромінювання. Тому потрібно звернути ще більше уваги на вивчення цього явища, яке допоможе зрозуміти, з чого складається темна матерія, а також відповісти на питання про те, як розподіляється маса у Всесвіті у величезних масштабах", — каже Калабрезе.

Фокус уже писав про те, що нове дослідження спростовує теорію про те, що Всесвіт спочатку розширювався, а потім стискався, щоб знову з'явитися в нинішньому вигляді.

Також Фокус писав про головні і не зовсім відомі факти, які стосуються Великого вибуху. Наприклад, першим цю теорію запропонував католицький священник, як би це дивно не звучало.