Телескоп, возможно, сможет наблюдать событие, которое, по расчетам, произошло через 250-350 миллионов лет после большого взрыва. Часто говорят, что смотреть в телескоп-все равно что заглядывать в прошлое, потому что свету от далеких космических объектов требуется миллионы лет, чтобы достичь Земли. Теперь ученые подсчитали, что они могут заглянуть достаточно далеко назад, чтобы наблюдать рождение самых первых звезд, причем первые изображения, возможно, будут доступны уже в следующем году. Они также точно определили, когда произошло это знаменательное событие.

Наблюдение за моментом, когда Вселенная впервые была залита светом, космическим рассветом, является главным заданием в астрономии.

“Все химические элементы, из которых мы с вами состоим, синтезированы в звездах, поэтому в некотором смысле космический рассвет-это наше собственное рождение”, - сказал профессор Ричард Эллис из Университетского колледжа Лондона, который принимал участие в исследовании. “Для астрономов было святым граалем не только предсказать, когда это произошло, но и фактически засвидетельствовать это”. Считается, что Вселенная началась с большого взрыва 13,8 миллиарда лет назад, но первые несколько сотен миллионов лет это было темное и беззвездное пространство газообразного водорода, наполненное излучением, известным как космический микроволновый фон. Постепенно эти облака газообразного водорода начали собираться вместе под действием силы тяжести и нагреваться, пока в конце концов не достигли температур, эквивалентных центру Солнца, где мог произойти ядерный синтез. Так родились первые звезды.

Непосредственное наблюдение за этим событием находится за пределами досягаемости наших нынешних телескопов, но это может быть возможно с запуском космического телескопа Джеймса Уэбба, запланированного на ноябрь. “Мы прогнозируем, исходя из наших измерений, что он будет достаточно чувствителен, чтобы засвидетельствовать этот космический рассвет, возможно, уже в следующем году”, - сказал Эллис.

Однако для достижения этой цели астрономам сначала нужно знать, где искать. Эллис вместе с международной командой исследователей использовал изображения телескопов Хаббла и Спитцера для изучения шести самых отдаленных известных галактик, свету которых потребовалась большая часть жизни Вселенной, чтобы достичь нас.

Это означало расширение возможностей этих телескопов до предела, но, объединив эти изображения со спектроскопическими измерениями с мощных наземных телескопов-Большого миллиметрового массива Атакама (ALMA) и Европейского Очень Большого телескопа в Чили, а также телескопов Джемини Саут и твин Кек на Гавайях, – они вычислили, что расстояние этих галактик от Земли соответствовало времени “оглянуться назад” более 13 миллиардов лет назад, когда Вселенной было всего 550 миллионов лет.

Анализируя звездный свет от этих галактик, изучая водородную сигнатуру, которая позволяет астрономам датировать звезды, они также смогли рассчитать возраст звезд в этих галактиках. “Наши наблюдения показывают, что космический рассвет произошел между 250 и 350 миллионами лет после начала Вселенной, и во время их формирования галактики, подобные тем, которые мы изучали, были бы достаточно яркими, чтобы их можно было увидеть с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба”, - сказал д-р Николас Лапорт из Кембриджского университета, который руководил исследованием.

Исследование, опубликованное в Ежемесячных заметках Королевского астрономического общества, также предполагает, что “включение” этих первых звезд было постепенным процессом, а не единым скоординированным взрывом света.

“Мы обнаружили, что возраст шести галактик, на которые мы смотрели, немного отличался, поэтому они не все включились сразу”, - сказал Эллис. “Сейчас мы с нетерпением ждем запуска космического телескопа Джеймса Уэбба. Он обладает в семь раз большей мощностью сбора света, чем Хаббл, и распространяется дальше в инфракрасном диапазоне, что имеет решающее значение для дальнейшего перемещения во времени”.

Телескоп под руководством Наса является преемником обсерватории Хаббла, включающей инфракрасную обсерваторию, огромное зеркало шириной 6,5 метра и солнцезащитный козырек в форме ромба. Если предположить, что его запуск пройдет по плану, в течение следующего десятилетия он станет главной космической обсерваторией, обслуживающей тысячи астрономов по всему миру.

Тем не менее, это миссия с высоким риском, потому что зеркало телескопа и солнечные панели должны развернуться в космосе, и он отправляется на солнечную орбиту за пределами Луны, а это означает, что у него мало шансов починить его, если что-то пойдет не так. “Наши сердца будут у нас на устах, когда появится Джеймс Уэбб, потому что все должно работать”, - сказал Эллис.

Возможно, нам также придется умерить наши ожидания относительно того, как будет выглядеть космический рассвет, предполагая, что телескоп может непосредственно наблюдать его. “Если бы ты был там, там включилось бы множество маленьких звездочек. И в течение 100 миллионов лет многие из них включатся, так что это будет драматическое событие”, - сказал Эллис. ”Проблема в том, что с помощью телескопа вы увидите только несколько объектов, которые могут быть кандидатами на космический рассвет, а затем нам придется рассмотреть их подробно и посмотреть, свободны ли они от тяжелых химических элементов, что соответствовало бы звезде первого поколения".

В кинематографическом плане это может быть разочарованием. Но как научное достижение это может быть важным.

Перевод: Ансарова Аманиса