Praėjus 380 tūkstančių metų po Didžiojo sprogimo, Visatos medžiaga tapo neutrali – elektronai ir protonai, dar neseniai lakstę kas sau, sukibo į vandenilio atomus. Kartu ji tapo skaidri, mat šviesa pro neutralų vandenilį gali sklisti daug lengviau, nei pro jonizuotą. Tada sekė kelių šimtų milijonų metų Tamsieji amžiai, kai Visatoje nebuvo jokių spinduliuotės šaltinių. Vėliau atsirado pirmosios žvaigždės ir galaktikos. Bet kada tiksliai tai nutiko – nežinia.
Asociatyvi „Pixabay“ nuor.
Aptikti pirmąsias žvaigždes ir galaktikas tiesiogiai kol kas neįmanoma – turimi teleskopai tam nepakankamai jautrūs. Tačiau galima aptikti jų poveikį aplinkinėms dujoms. Geriausia tą daryti ieškant vandenilio 21 centimetro linijos, kurią skleidžia neutralūs vandenilio atomai, kai juos sužadina net ir gana silpna spinduliuotė.
Pirmųjų galaktikų spinduliuotė, iki mus pasiekdama, išsitempia kelias dešimtis kartų, taigi paieškas geriausia vykdyti radijo teleskopais, kurie gaudo keleto metrų ilgio (atitinkamai kelių dešimčių megahercų dažnio) bangas. Dabar atlikę tokių stebėjimų analizę mokslininkai priėjo išvados, kad 200 milijonų metų po Didžiojo sprogimo galaktikų dar nebuvo.
Na, bent jau labai ryškių. Geriausi dabartiniai stebėjimai 55-85 megahercų ruože neatskleidė jokio 21 centimetro linijos signalo. Tai, žinoma, nereiškia, kad jokio signalo tikrai nėra, tiesiog jei jis egzistuoja, jo intensyvumo nepakanka, kad dabartiniais teleskopais pavyktų užfiksuoti. Tai leidžia apskaičiuoti ir maksimalų galimą spinduliuotės intensyvumą, sklindantį iš galaktikų maždaug 200 milijonų metų po Didžiojo sprogimo.
Na, o maksimalus spinduliuotės intensyvumas susijęs tiek su žvaigždžių kiekiu galaktikose, tiek su pačių galaktikų dydžiu ir tankiu. Tyrimo autoriai apskaičiavo, kad tuo metu Visatoje neturėjo būti galaktikų, kurių tamsiosios materijos halo masės siekia tarp 440 tūkstančių ir 11 milijonų Saulės masių. Šios masės yra mažytės, palyginus su šiandieninių galaktikų – pavyzdžiui, Paukščių Tako masė yra apie trilijoną Saulės masių – tačiau pirmykštėje Visatoje būtent tokie nedideli sutankėjimai davė pradžią pirmosioms galaktikoms.
Taip pat tuo metu Visatoje nebuvo galaktikų, kuriose daugiau nei 5 proc. dujų virtusios žvaigždėmis; jei tokių būtų, žvaigždžių spinduliuotė išsiveržtų pro dujas ir sužadintų vandenilį pakankamai, kad aptiktume jo signalą ir šiandien. Galiausiai, net jei buvo galaktikų, kurios labai sparčiai formavo žvaigždes, jų skleidžiama radijo spinduliuotė negalėjo būti labai intensyvi. Šis apribojimas yra silpniausias iš trijų – galima pasakyti tik tiek, kad radijo spinduliuotė negalėjo daugiau nei tūkstantį kartų viršyti šiandieninių galaktikų spinduliuotės.
Įdomu, kad prieš keletą metų kita mokslininkų grupė teigė aptikusi panašų, 78 megahercų dažnio, signalą, kuris rodo pirmųjų žvaigždžių susiformavimo laikotarpį; naujieji rezultatai ankstesnius paneigia. Kol kas nežinia, kuris rezultatas teisingesnis, bet ateityje turėtų pavykti tai išsiaiškinti, surinkus daug daugiau duomenų apie pirmykštės Visatos spinduliuotę.
Tyrimo rezultatai publikuojami „Nature Astronomy“.
