Исследователь из MIT выясняет, когда во Вселенной зажегся свет

Доминика Юровчикова из MIT изучает древние сверхмассивные чёрные дыры — квазары. Так она освещает момент, когда впервые были замечены галактики.

Наблюдая за людьми на Массачусетс-авеню, она мечтает убедить город выключить свет, кроме больниц и других необходимых учреждений, всего на час. Тогда люди увидят Млечный путь или звёзды и осознают, что в жизни есть нечто большее, чем повседневная борьба.

Она верит в силу взгляда на ночное небо невооружённым глазом, хотя уже много лет изучает космос в аспирантуре Института астрофизики и космических исследований имени Кавли Массачусетского технологического института под руководством профессоров Анны-Кристины Эйлерс и Роберта Симко.

Чаще всего она использует более мощные инструменты. Космический телескоп Джеймса Уэбба начал предоставлять данные о телах на краю Вселенной — именно туда она хочет заглянуть. С помощью данных, полученных с JSWT и наземных телескопов Magellan в Чили, она изучает далёкие квазары — древние сверхмассивные чёрные дыры, которые излучают большое количество света. Чем дальше они находятся, тем больше информации о ранней Вселенной они дают.

Эти объекты очень яркие, поэтому они полезны для изучения Вселенной с большого расстояния. Они как маяки из прошлого, которые могут рассказать нам о том этапе развития Вселенной. Это почти как археология.

В последнее время Юровчикова изучает так называемую эпоху реионизации — период времени, когда излучение квазаров, звёзд, галактик и других светоизлучающих тел смогло проникнуть сквозь тёмные облака атомов водорода после Большого взрыва и осветить космос.

Во время реионизации окружающее галактики вещество стало прозрачным, и мы смогли увидеть свет, который раньше поглощался нейтральным водородом.

Одна из целей — помочь понять, что вызвало процесс реионизации.

Хотя у астрофизиков есть предположения о времени начала реионизации, многие вопросы остаются без ответов. Исследование квазаров может помочь в этом разобраться.

Если вы знаете время реионизации, то это может дать вам информацию об источниках, которые её вызвали, — говорит исследователь.

Мы ещё не дошли до этого, но изучение квазаров может стать одним из способов.

Время и расстояние в космическом масштабе

Квазары, которые изучает Юровчикова, относятся к категории «высокосдвиговых». Красное смещение показывает, насколько уменьшилась частота волны. С его помощью можно определить, как долго распространяется световая волна и как далеко находится её источник, учитывая расширение Вселенной.

Чем выше красное смещение, тем ближе к началу Вселенной, — объясняет Юровчикова.

Исследования показали, что реионизация началась примерно через 150 миллионов лет после Большого взрыва, а через 850 миллионов лет тёмные водородные облака, составляющие «межгалактическую среду», были полностью ионизированы.

В своей последней работе Юровчикова изучила 18 квазаров, которые начали излучать свет спустя примерно от 770 до 950 миллионов лет после Большого взрыва.

Учёные разделили квазары на три группы в зависимости от расстояния до них и сравнили количество нейтрального водорода в разные эпохи. Это позволило уточнить время реионизации и подтвердить согласованность данных по квазарам с данными по другим типам тел.

Юровчикова отмечает, что на определённом этапе вещество между галактиками было ионизировано. Однако неизвестно, какая звезда или галактика ответственна за этот фазовый переход во Вселенной.

Исследователь планирует изучать вопрос о том, как появились квазары — древние и массивные объекты, которые ставят под сомнение существующие представления о возрасте Вселенной.

Квазары излучают свет из-за огромной гравитационной силы, которую они оказывают на поглощаемую ими плазму. Если миллиарды лет назад они уже были достаточно велики для этого, то как давно они начали формироваться?

Исследователь отмечает, что эти чёрные дыры кажутся слишком массивными, чтобы вырасти за время, на которое указывают их спектры. Возможно, есть что-то , что заслоняет остальную часть роста. Учные рассматривают различные методы измерения времени жизни квазаров.

16.08.2024