Wszechświat zaczął się nagrzewać, zanim pojawiły się pierwsze gwiazdy. Do takiego wniosku doszli astronomowie, analizując bardzo słaby, ale wyjątkowo użyteczny sygnał radiowy wysyłany przez neutralny wodór. Ten ślad pozwala zajrzeć w końcówkę kosmicznych „ciemnych wieków”, gdy przestrzeń była jeszcze bezgwiezdna.
Po rekombinacji materia ostygła na tyle, by fotony mogły swobodnie wędrować, ale gaz wodoru i helu pozostawał neutralny i praktycznie „ciemny”. Neutralny wodór zdradza swoją obecność poprzez niezwykle rzadkie przełączenie wewnętrzne elektronu względem protonu. Gdy do niego dochodzi, atom wysyła falę radiową o ściśle określonej częstotliwości, która dobrze przenika przez obłoki gazu i niemal nie jest mylona z innymi źródłami. Dlatego mierząc jej natężenie, można mapować rozmieszczenie wodoru, a z minimalnych przesunięć tej fali wnioskować o ruchu gazu (efekt Dopplera i rozszerzanie się kosmosu). W skrócie: to bardzo ciche „radio” wodoru, które działa jak termometr i radar jednocześnie.
Zespół pracujący przy radioteleskopie Murchison Widefield Array w Australii połączył blisko dekadę obserwacji, by z szumu radiowego wydzielić statystyczny obraz tych wodorowych szeptów w epoce rejonizacji, kiedy zaczynały powstawać pierwsze galaktyki. Zadanie jest trudne, bo sygnał jest skrajnie słaby i silnie rozciągnięty ku dłuższym falom; wymaga więc agresywnego usuwania zakłóceń z naszej atmosfery, z nadajników oraz z jaśniejszego „współczesnego” nieba. Po oczyszczeniu danych badacze uzyskali ograniczenia, które wskazują, że około 800 milionów lat po Wielkim Wybuchu gaz wypełniający przestrzeń międzygalaktyczną był już wyraźnie cieplejszy, niż przewidywał scenariusz całkowicie chłodnego startu.
To ważna korekta osi czasu wczesnego kosmosu. Temperatura gazu decyduje o tym, jak łatwo obłoki zapadają się grawitacyjnie i rodzą gwiazdy. Skoro gaz ogrzewał się wcześniej, coś musiało dostarczać energii jeszcze przed masowym zapłonem gwiazd – na przykład promieniowanie rentgenowskie z bardzo wczesnych czarnych dziur. Same pomiary nie wskazują jednoznacznego sprawcy, ale mocno zawężają pole możliwych wyjaśnień i odrzucają obraz „zamrożonego” kosmosu tuż przed rozświetleniem nieba. Jak opisano w artykule Universe Today, nowe limity z MWA porządkują przejście od ciemności do ery gwiazd i wyznaczają poprzeczkę dla kolejnych, czulszych eksperymentów radiowych.
Ilustracja została przygotowana z użyciem AI na bazie ESA/Hubble oryginalnego zdjęcia w celu zachowania spójności wizualnej.
Pełna treść źródłowa: Universe Today
