Новая астрономическая работа, опубликованная в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, подтвердила ключевые предсказания теории Большого Взрыва. Ученые обнаружили, что температура газа в ранней Вселенной была примерно в два раза выше, чем ожидалось, около 7 миллиардов лет назад. Это открытие подтверждает модели эволюции Вселенной после ее образования и проливает свет на тепловую историю космоса.
Исследование провели астрономы из университета Фэрбанкс (Аляска) под руководством Зендрики Эвинг и профессора Майкла Мёрфи. Они анализировали данные, полученные с помощью спектрального анализа квазаров — сверхмассивных черных дыр в ядрах галактик. В фокусе внимания оказалась тепловая история межзвёздной среды, то есть плазмы, заполняющей пространство между звездами и галактиками.
Астрономы использовали спектры квазаров из обзора Australian Dark Energy Survey, чтобы измерить ширину поглощения на линии Лайман-альфа. Эта линия водорода смещается в красную сторону из-за расширения Вселенной (эффект Доплера), что позволяет «видеть» прошлое. Согласно теории Большого Взрыва, Вселенная должна была остыть после изначального «горячего» состояния, но все пошло не по плану.
В частности, команда обнаружила, что средняя температура газа составляла около 16 000 кельвинов на redshift z ≈ 1,8 (что соответствует времени около 6-7 миллиардов лет после Большого Взрыва). Предыдущие модели предсказывали температуру в диапазоне 8 000–9 000 K, основываясь на охлаждении за счет расширения Вселенной. Полученные результаты показывают, что газ был в два раза горячее, что может быть объяснено дополнительным нагревом от первых поколений сверхновых или излучения молодых галактик.«Это как обнаружить, что кухня была намного жарче, чем ожидалось, по остывающим остаткам», — прокомментировал Майкл Мёрфи в интервью изданию. «Наше наблюдение идеально согласуется с предсказаниями Большого Взрыва и расширяющейся Вселенной, но подчеркивает роль ранних событий в нагреве космоса».
Это открытие имеет важные последствия для понимания эволюции Вселенной. Большой Взрыв, произошедший около 13,8 миллиардов лет назад, привел к формированию горячей плотной плазмы, которая затем расширялась и охлаждалась. Измерения температур помогают проверить модели, описывающие переход от «эры рекомбинации» (когда Вселенная стала прозрачна для света) к формированию первых звезд и галактик.
Космологи давно используют подобные данные для калибровки «теории возмущений» и моделирования темной материи. Например, инструмент James Webb Space Telescope (JWST) недавно подтвердил ранние спектральные измерения, показав, что газ вокруг галактик на ранних стадиях был обогащен металлами от сверхновых, что усиливает нагрев. Это также связано с «эффектом Гюннера» — проблемой неоднородности температур, которую новые данные частично разрешают.
Исследование добавляет вес к текущим моделям и может стимулировать дальнейшие наблюдения с телескопами вроде ESRF или Euclid Mission для изучения более ранних эпох. Эксперты отмечают, что такие открытия делают космологию ближе к точным наукам, наподобие физики элементарных частиц.