Астрономы только что заметили самую далекую звезду. Насколько далеко назад во времени мы могли бы заглянуть?

Переиздано Платоном

Читают: 0

Звезда Эаренделя космический телескоп Хаббл звезды галактики

Космический телескоп Хаббл наблюдал самая далекая звезда из когда-либо виденных: Эарендель, что означает утренняя звезда. Несмотря на то, что Эарендель в 50 раз тяжелее Солнца и в миллионы раз ярче, обычно мы не можем его увидеть. Мы можем видеть это из-за выравнивания звезды с большим скоплением галактик перед ней, чья гравитация искривляет свет от звезды, делая его ярче и сфокусированнее, по сути создавая линзу.

Астрономы заглядывают в далекое прошлое, когда мы смотрим на далекие объекты. Свет распространяется с постоянной скоростью (3×10⁸ метров в секунду), поэтому чем дальше находится объект, тем больше времени требуется свету, чтобы достичь нас. К тому времени, как свет от очень далеких звезд достигает нас, свету, на который мы смотрим, может быть миллиарды лет. Итак, мы смотрим на события, которые произошли в прошлом.

Когда мы наблюдаем свет звезды, мы смотрим на свет, излучаемый звездой 12.9 миллиарда лет назад; мы называем это временем ретроспективного анализа. Это всего через 900 миллионов лет после Большого взрыва. Но поскольку Вселенная также быстро расширялась за то время, пока этот свет достиг нас, Эарендель теперь находится на расстоянии 28 миллиардов световых лет от нас.

Теперь, когда преемник Хаббла, космического телескопа Джеймса Вебба (ЮВСТ), на месте возможно, он сможет обнаруживать даже более ранние звезды, хотя может быть не так много тех, которые хорошо выровнены, чтобы сформировать «гравитационную линзу», чтобы мы могли ее видеть.

Чтобы заглянуть в прошлое, объекты должны быть очень яркими. А самые далекие объекты, которые мы видели, — это самые массивные и самые яркие галактики. Самые яркие галактики — это те, в которых есть квазары — светящиеся объекты, которые, как считается, питаются от сверхмассивные черные дыры-в них.

До 1998 года самые дальние обнаруженные галактики квазаров имели период ретроспективного анализа около 12.6 миллиардов лет. Улучшенное разрешение космического телескопа «Хаббл» увеличило время ретроспективного анализа до 13.4 миллиарда лет, а с помощью JWST мы ожидаем улучшить его, возможно, до 13.55 миллиарда лет. галактики и звезды.

Звезды начали формироваться через несколько сотен миллионов лет после Большой взрыв, в то время, которое мы называем космический рассвет. Мы хотели бы иметь возможность увидеть звезды на космическом рассвете, так как это могло бы подтвердить наши теории о том, как образовались Вселенная и галактики. Тем не менее, исследования показывают, что мы, возможно, никогда не сможем увидеть самые отдаленные объекты с помощью телескопов так подробно, как нам хочется, — Вселенную. может иметь фундаментальный предел разрешения.

Зачем оглядываться?

Одна из основных целей JWST — узнать, как выглядела ранняя Вселенная и когда образовались ранние звезды и галактики, которые, как считается, произошли между 100 и 250 миллионами лет после Большого взрыва. И, к счастью, мы можем получить намеки на это, заглянув еще дальше, чем Хаббл или JWST.

Мы можем видеть свет 13.8 миллиардов лет назад, хотя это и не свет звезд — тогда звезд не было. Самый дальний свет, который мы можем видеть, это космический микроволновый фон (CMB), представляющий собой свет, оставшийся после Большого взрыва, образовавшийся всего через 380,000 XNUMX лет после нашего космического рождения.

Вселенная до образования реликтового излучения содержала заряженные частицы положительных протонов (которые теперь составляют атомное ядро вместе с нейтронами), отрицательных электронов и света. Свет рассеивался заряженными частицами, превращая вселенную в туманный суп. По мере расширения Вселенная охлаждалась до тех пор, пока в конце концов электроны не объединились с протонами, чтобы сформировать атомы.

В отличие от супа из частиц, у атомов не было заряда, поэтому свет больше не рассеивался и мог двигаться через вселенную по прямой линии. Этот свет продолжал путешествовать по Вселенной, пока не достиг нас сегодня. Длина волны света становилась длиннее по мере расширения Вселенной, и в настоящее время мы видим его в виде микроволн. Этот свет представляет собой реликтовое излучение, и его можно увидеть равномерно во всех точках неба. Реликтовое излучение повсюду во Вселенной.

Крупный план Эаренделя. Наука: НАСА, ЕКА, Брайан Уэлч (JHU), Дэн Коу (STScI); Обработка изображений: НАСА, ЕКА, Алисса Паган (STScI)

Свет реликтового излучения — это самая дальняя точка во времени, которую мы когда-либо видели, и мы не можем видеть свет более ранних времен, потому что этот свет был рассеянным, а Вселенная была непрозрачной.

Однако есть вероятность, что однажды мы сможем увидеть даже за пределами реликтового излучения. Для этого мы не можем использовать свет. Нам нужно будет использовать гравитационные волны. Это рябь в самой ткани пространства-времени. Если они образовались в тумане очень ранней Вселенной, то они потенциально могут достичь нас сегодня.

В 2015 году гравитационные волны были обнаружены от слияния двух черных дыр с помощью детектора LIGO. Может быть, следующее поколение космический детектор гравитационных волн— например, телескоп Esa Lisa, который должен быть запущен в 2037 году, — сможет заглянуть в очень раннюю Вселенную до того, как 13.8 миллиарда лет назад образовалось реликтовое излучение.

Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.

Изображение предоставлено: взгляд Хаббла на Эарендель. Наука: НАСА, ЕКА, Брайан Уэлч (JHU), Дэн Коу (STScI); Обработка изображений: НАСА, ЕКА, Алисса Паган (STScI)

Отметка времени: 7 апреля 2022