Астрономы нашли свидетелей первых пяти минут существования Вселенной

Что удалось узнать о рождении Вселенной

Астрономы Университета Миннесоты совместно с коллегами провели исследование, позволившее уточнить количество гелия, образовавшегося в течение первых пяти минут существования Вселенной.

Учёные смогли определить его первоначальную долю с точностью около 0,5%. Это примерно втрое точнее предыдущих измерений.

Результаты работы опубликованы в научном журнале The Astrophysical Journal.

Исследование имеет особое значение для понимания процессов, происходивших вскоре после Большого взрыва, когда Вселенная находилась в чрезвычайно горячем и плотном состоянии.

Именно тогда образовалась основная часть существующего сегодня гелия. Хотя этот элемент также возникает в звёздах, его первоначальное количество позволяет судить об условиях, существовавших в самом начале космической истории.

Как учёные исследовали события миллиардолетней давности

Чтобы получить максимально точные данные, астрономы отобрали 15 небольших удалённых галактик, химический состав которых относительно мало изменился под влиянием процессов звёздной эволюции.

Такие галактики представляют особую ценность для исследователей, поскольку содержат вещество, близкое по составу к первоначальному веществу Вселенной.

Наблюдения проводились с помощью Большого бинокулярного телескопа. В общей сложности специалисты потратили на них 130 часов.

Учёные проанализировали спектры излучения галактик, изучив более 10 спектральных линий гелия и 15 линий водорода.

Спектральные линии позволяют определить присутствие химических элементов и оценить их содержание в космическом веществе.

Благодаря совместному анализу большого количества таких линий исследователям удалось существенно уменьшить погрешность измерений.

Открытие, которое учёный назвал одним из крупнейших за 40 лет

Руководитель исследования Эван Скиллман подчеркнул исключительную значимость полученных результатов.

«Это физический эксперимент грандиозного масштаба и одно из крупнейших открытий за все мои 40 лет в науке», — сказал руководитель работы Эван Скиллман.

По словам учёного, команда ещё на этапе подготовки проекта поставила перед собой амбициозную задачу — измерить первоначальное содержание гелия с точностью 0,5%.

В результате исследователям удалось достичь запланированного показателя.

Что открытие рассказало о невидимых частицах

Полученные данные позволили учёным не только уточнить химический состав ранней Вселенной, но и проверить фундаментальные представления современной физики.

В частности, исследователи использовали результаты измерений для оценки количества типов нейтрино, существовавших в первые минуты после Большого взрыва.

Нейтрино — чрезвычайно лёгкие элементарные частицы, которые очень слабо взаимодействуют с веществом. Они играют важную роль в физических процессах, происходивших на ранних этапах развития Вселенной.

Результаты исследования согласуются с существованием трёх типов, или поколений, нейтрино. Именно такое количество предусматривает Стандартная модель физики элементарных частиц.

При этом новые измерения существенно ограничивают возможность существования дополнительных, пока неизвестных разновидностей этих частиц.

Почему результаты важны для науки

Главная особенность исследования заключается в том, что учёным удалось проверить представления о событиях первых минут существования Вселенной с помощью реальных астрономических наблюдений.

Вместо того чтобы опираться исключительно на теоретические расчёты, специалисты использовали свет далёких галактик, сохранивших информацию о химическом составе древнего космического вещества.

Такой подход позволяет сопоставлять современные физические теории с наблюдаемыми данными и проверять представления о процессах, происходивших миллиарды лет назад.

В дальнейшем исследователи рассчитывают ещё больше повысить точность измерений и провести более детальное сравнение полученных результатов с теоретическими моделями ранней Вселенной.