Ученые попытались объяснить, почему Вселенная стала прозрачной
Ученые углубили загадку "просветления" Вселенной в первые эпохи ее жизни после Большого Взрыва, точно измерив силу гамма-вспышек в соседних галактиках. Оказалось, что ее явно не хватает для того, чтобы сделать межгалактическое пространство прозрачным для света, сообщает РИА "Новости" со ссылкой на журнал MNRAS.
"Мы не знали, какую роль играли звезды в процессе ионизации межгалактической среды по одной простой причине – мы не понимали, какая часть вырабатываемого ими света вырывается за пределы их галактик. Наши замеры указывают на крайне малую роль звезд в этом процессе, что очень проблематично с точки зрения текущих теорий", – пишут Нил Танвир из университета Лестера (Великобритания) и его коллеги.
После Большого Взрыва и первичного расширения Вселенной, когда в ней царили высокие энергии и свет, ее материя быстро охладилась, и в ней наступила полная темнота. Когда зажглись первые звезды, эта тьма рассеялась далеко не сразу.
Ученые называют эти "темные века" эпохой реионизации по той причине, что в это время Вселенная постепенно становилась "прозрачной" и доступной для наблюдений в результате ионизации облаков водорода в первых галактиках и в пустотах между ними.
Наблюдения космических телескопов "Планк" и WMAP подтверждают существование этого периода, однако его длительность и сам механизм "просветления" Вселенной пока остаются предметом споров среди космологов.
К примеру, часть ученых полагает, что главным двигателем этого процесса могли быть первые сверхмассивные черные дыры, вырабатывавшие гигантские количества ультрафиолета и рентгена. Другие специалисты с ними не согласны, и приписывают эту роль первым звездам, имевшим необычный состав, размеры и необычно короткие сроки жизни.
Танвир и десятки астрофизиков из стран Европы, Китая и США уточнили роль первых светил в реионизации мироздания, проследив почти за полутора сотнями самых мощных взрывов во Вселенной – мощнейшими гамма-вспышками.
Многие астрономы предполагают, что они возникают во время взрывов особенно крупных звезд и на первых фазах их превращения в черные дыры. Когда такая звезда гибнет, сила притяжения порождаемой ими черной дыры или нейтронной звезды настолько высока, что выбрасываемые клубы материи бывшего светила объединяются в "бублик", который вращается вокруг центрального объекта.
Часть этого диска поглощается черной дырой, а остатки разгоняются до околосветовых скоростей и выбрасываются во внешнее пространство в виде джетов, узких пучков материи. Во время этой "раскрутки" материи погибающая звезда порождает столько энергии и света, сколько звезда класса Солнца вырабатывает за всю свою жизнь. То, как именно происходит этот процесс, ученые пока не знают, и спорят о его сути на протяжении последних 50 лет.
Первые галактики Вселенной, как сейчас считают космологи, были почти полностью населены звездами, способными порождать подобные вспышки. Учитывая сверхвысокую скорость звездообразования в те эпохи, подобные гамма-всплески и ультрафиолетовое свечение их прародителей, как считают сторонники подобной теории, должны были играть существенную роль в "просветлении" мироздания.
Танвир и его коллеги выяснили, что это, скорее всего, было не так. Наблюдения и за относительно близкими, и далекими гамма-всплесками показывают, что лишь 0,5% их света удается "пробить" газопылевые коконы, окружающие галактики, и выйти в пространство между ними. Это значение примерно на порядок меньше того, что предсказывают теории.
Подобные выводы говорят о том, что текущие космологические выкладки, предусматривающие ведущую роль звезд и сверхновых в "просветлении" Вселенной, следует радикально пересмотреть.
Как предполагают авторы статьи, главным движущим фактором в этом процессе были сверхмассивные черные дыры с относительно скромной массой, которые мы пока не можем увидеть из-за низкой чувствительности телескопов. С другой стороны, они не исключают и более экзотические сценарии, такие как распад частиц темной материи.