Вселенная когда-то  была темной и холодной, пока в ней не зажглись первые звезды. Этот момент — Космический Рассвет — одна из главных загадок астрономии.

Мы не можем увидеть эти древние светила напрямую, но теперь ученые нашли способ узнать, какими они были.

Международная группа астрономов из Кембриджа выяснила: если изучить слабый радиосигнал от водорода, который заполнял Вселенную через 100 миллионов лет после Большого взрыва, можно определить массу первых звезд.

Этот сигнал — 21-сантиметровый — менялся под влиянием излучения ранних звезд и черных дыр.

21-сантиметровый сигнал — слабое радиоизлучение нейтрального водорода, возникающее при изменении спина электрона. Это «эхо» древней Вселенной, которое несет информацию о температуре, плотности и движении газа в эпоху первых звезд.

Результаты опубликованы в издании Nature Astronomy.

Анастасия Фиалков, профессор Института астрономии Кембриджа, объясняет:

Это наш шанс понять, как тьма превратилась в свет. Первые звезды перевернули Вселенную, но мы только начинаем разгадывать их историю.

Сейчас два проекта пытаются поймать этот сигнал:

• REACH — радиотелескоп, который сейчас настраивают.
• SKA — гигантская антенная решетка, строящаяся для картографирования космических сигналов.

Фиалков и ее команда создали модель, предсказывающую, как 21-сантиметровый сигнал зависит от массы первых звезд. Ранние расчеты недооценивали влияние двойных систем, где обычная звезда вращается вокруг мертвой. Новые данные показывают: радиотелескопы смогут рассказать, какими были эти звезды — гораздо массивнее и ярче современных.

Это не фотографии, а статистика, но даже так мы узнаем о целом поколении звезд, которых больше нет, — говорит Фиалков.

Элой-де Лера Аседо, руководитель REACH, добавляет:

Наши предсказания меняют представление о первых звездах. Телескопы в Южной Африке уже готовы искать их следы.

Этот метод — ключ к пониманию эволюции Вселенной. Если подтвердится, что первые звезды были массивнее современных, это объяснит, почему галактики формировались так быстро. Также это поможет уточнить модели темной материи: ее распределение влияло на образование звезд. Практического применения сейчас нет, но фундаментальные открытия часто приводят к неожиданным технологиям — например, улучшению радиотелескопов или алгоритмов анализа слабых сигналов.

Главная слабость — зависимость от моделей. Ученые предполагают, что двойные системы с черными дырами были распространены, но если их было меньше, выводы окажутся неточными. Кроме того, сигнал от древнего водорода может искажаться из-за помех от современных галактик.

Ранее ученые оспорили главный принцип космологии.