Az első csillagok tömegeit rádiójelekkel vadásszuk

A 21 centiméteres jel titkai

A távoli múltból érkező, úgynevezett 21 centiméteres rádiójel – amely a világegyetem kezdetétől számítva 100 millió évvel később keletkezett – lehetőséget ad a kutatóknak, hogy az első csillagok és fekete lyukak sugárzásának hatását vizsgálják. Ez a halvány energiajel, amely több mint 13 milliárd évvel ezelőttről származik, a semleges hidrogénatomoktól ered, amelyek közvetlenül a Nagy Bumm után töltötték ki az űrt.

Ennek a jelnek a megfigyelése kulcsfontosságú; a REACH nevű (Radio Experiment for the Analysis of Cosmic Hydrogen) rádióantennát és a jelenleg épülő Square Kilometre Array-t (SKA – Négyzetkilométeres Hálózat) is kifejezetten erre tervezték. A REACH jelenleg kalibrálás alatt áll, de már most izgalmas adatok feltárására készül, míg az SKA hatalmas égterületet képes vizsgálni, feltérképezve a kozmikus rádiójelek ingadozásait.

A legelső csillagok nyomában

A kutatócsoport új modelljei alapján most először lehet megbecsülni az első csillagok tömegét a 21 centiméteres jel változásainak elemzésével. Ez a modellezés figyelembe veszi az ultraviola csillagfény és az első csillagok halálakor keletkező, röntgensugárzó kettős rendszerek – úgynevezett röntgen-binárisok – hatását is. Ezeket a röntgen-binárisokat egy normál és egy összeomlott csillag alkotja, és ugyan jelentős hatást gyakorolnak a rádiójelre, korábban sok becslés ezt nem vette figyelembe.

A REACH és az SKA nem fog konkrét csillagokat lefotózni, inkább statisztikai mintákat adnak majd a csillagpopulációkról, galaxisokról és különféle bináris rendszerekről. Ezzel az adatelemzésen alapuló rádiócsillagászat új esélyt ad arra, hogy feltérképezzük, miként vált a világegyetem a sötétségből a csillagok ragyogásává.

Új korszak a világegyetem kutatásában

Az új felfedezés rámutat: a REACH és az SKA rádióteleszkópok mintegy 13 milliárd év távlatából is képesek adatokat szolgáltatni arról, hogy az első csillagok mekkora tömegűek voltak, milyen fényességűek lehettek, és hogyan oszlottak el. Ezek az eredmények radikálisan átformálhatják arról alkotott képünket, hogyan jött létre az univerzum első fénye – és hogy az első csillagok mennyiben különböztek a maiaktól.

A kutatómunkát a brit Tudományos és Technológiai Létesítménytanács támogatta. A REACH-mérések a dél-afrikai Karoo-sivatagban zajlanak, és a kutatás megalapozza, hogyan értelmezzük majd az innen érkező rádiójeleket – s talán azt is, létezik-e valami a csillagok sötét kora után, ami mindent megváltoztatott.

2025, adminboss, www.sciencedaily.com alapján