Kiderült, mit próbált elrejteni az Univerzum

Képzeld el, hogy valaki suttog a tér és az idő túlsó feléről – 13 milliárd évvel ezelőttről. Nem látod, ki az, nem érted a szavait, de mégis hallasz valamit. Ez a „valami” egy 21 centiméteres jel, és a csillagászok szerint ez lehet a kulcs az Univerzum legkorábbi időszakának, az úgynevezett Kozmikus Hajnalnak a megértéséhez.

A Kozmikus Hajnal

Ez az az időszak, amikor a világűr még sötét és hideg volt, mielőtt megjelentek volna az első csillagok. Ezeket az első fénylő objektumokat a tudósok „III. populációs csillagoknak” hívják. Soha nem láttuk őket, és talán soha nem is fogjuk, mert már régen kihunytak. De valami nyomot mégis hagytak maguk után: a hidrogén atomok által kibocsátott rádióhullámokat.

A 21 centiméteres jel egyfajta háttérzaj, amit a világegyetem legősibb hidrogénatomjai sugároztak. Ez a jel halványabb, mint bármi más, amit ma észlelni tudunk, mégis elképesztően fontos: rajta keresztül következtethetünk arra, milyen tömegűek és fényerejűek lehettek az első csillagok, hogyan alakult ki az első fény, és mi történt a nagy sötétség után.

A Cambridge-i Egyetem vezetésével nemzetközi kutatók most egy új modellt dolgoztak ki, amely megmutatja, hogyan függ ez a rádiójel az első csillagok tömegétől. A kutatás különlegessége, hogy nem képekről van szó – mint például a James Webb űrteleszkóp esetében –, hanem statisztikai jelek elemzéséről. Apró kilengések, alig érzékelhető minták rejtik az Univerzum egyik legnagyobb titkát.

A kutatás két nagyobb projekt köré épül: az egyik a REACH nevű rádióantenna, a másik pedig a most épülő Square Kilometre Array (SKA), egy hatalmas, Dél-Afrikában és Ausztráliában elhelyezett antennarendszer. A cél: a 21 centiméteres jel mintázatainak feltérképezése az égbolt különböző részein.

A tudósok szerint ez a jel nemcsak a csillagok születéséről árulkodik, hanem arról is, hogyan kezdtek el ezek az első objektumok energiát sugározni, például röntgensugarakat – különösen akkor, amikor kettőscsillagokká váltak, amelyek egyik tagja már összeomlott, a másik pedig még él. Ezek az úgynevezett röntgen kettőscsillagok jelentősen befolyásolták a körülöttük lévő hidrogén atomokat, így a 21 centiméteres jel szerkezetét is.

A mostani tanulmány egyik legfontosabb megállapítása, hogy az eddigi modellek alábecsülték ennek a jelnek az érzékenységét a csillagtömegre. Az új számítások szerint viszont pontosabb képet kaphatunk arról, hogy ezek az ősi csillagok miben különböztek a mai csillagoktól – például a Napunktól.

„Nem könnyű rádiójelekből történetet olvasni, de a következmények óriásiak. Azt vizsgáljuk, hogyan emelkedett ki az első fény a sötétségből, és ezzel egy teljesen új világkép bontakozik ki előttünk.” – mondja Anastasia Fialkov, a kutatás egyik vezetője.

Bár a REACH még csak kalibrálási szakaszban van, már most is izgalmas eredményeket ígér. A SKA pedig az elkövetkező évtizedek egyik legfontosabb tudományos eszközévé válhat. Nem azért, mert csodálatos képeket készít, hanem mert segít megérteni, honnan jöttünk – és hogy mit próbált az Univerzum oly sokáig titokban tartani.