Jak wyglądały początki Wszechświata?
Astronomowie w ramach nowych badań zaproponowali możliwości zbadania tego, jak wyglądały początki Wszechświata, ponieważ obecne technologie pozwalają uchwycić tylko to co miało miejsce maksymalnie 380 tysięcy lat po Wielkim Wybuchu.
.W najwcześniejszych chwilach istnienia Wszechświata wydarzyło się niezwykle dużo rzeczy – pojawiły się cząstki elementarne, pierwsze jądra wodoru i helu, a fluktuacje (drobne odchylenia w wartości gęstości w poszczególnych miejscach) energii i materii zapoczątkowały proces powstawania galaktyk i supermasywnych czarnych dziur. Jednak obecnie to wszystko jest niewidoczne dla naukowców.
Astronomowie chcąc poznać historię kosmosu, mogli uchwycić tylko moment, w którym miał on już około 380 tysięcy lat. Wcześniej Wszechświat był gorętszy niż powierzchnia gwiazd, a światło nie mogło swobodnie przemierzać przestrzeni, aby dotrzeć do Ziemi. Jedyne co naukowcy mogą zaobserwować to tylko promieniowanie tła, które dzięki ekspansji całego kosmosu ochłodziło się do słabych mikrofal, a wszystko co wydarzyło się na samym początku jest ukryte za nim.
Chociaż badacze nigdy nie będą w stanie bezpośrednio obserwować wydarzeń sprzed 380 tysięcy lat, istnieją sposoby, dzięki którym mogliby uzyskać informacje z danych pośrednich. Astronomowie Leo Stodolsky i Joseph Silk w ramach nowych badań zaproponowali jak w przyszłości będzie można tego dokonać.
W pierwszym badaniu, opublikowanym w serwisie arXiv, naukowcy zbadali, w jaki sposób słabe promieniowanie rentgenowskie może dostarczyć wskazówek o tym jak wyglądały początki Wszechświata. Chociaż powszechnie badacze uważają, że Wielki Wybuch był pojedynczą potężną eksplozją, rzeczywistość jest bardziej złożona. Nie był to wybuch jako taki w przestrzeni kosmicznej, ale raczej gęste rozszerzenie samej przestrzeni i czasu.
Jak wskazują astronomowie, we wczesnym wszechświecie fluktuacje gęstości mogły wywołać lokalne eksplozje. A te mogły stać się zalążkiem takich obiektów, jak supermasywne czarne dziury, które są obserwowane dzisiaj. Wywołałyby one jednak również wyrzut cząstek elementarnych, a ponieważ te pojawiają się w parach materia-antymateria, obszary wybuchów byłyby wypełnione elektronami i pozytonami, które wytwarzałyby promieniowanie rentgenowskie i inne fotony o wysokiej energii.
Mikrofalowe promieniowanie tła jest ogólnie znane, ale istnieje również kosmiczne tło rentgenowskie (cosmic background of X-rays), które jedna nie jest powiązane z Wielkim Wybuchem, ale jego źródłem są różne procesy astrofizyczne. Jak opisują naukowcy tło rentgenowskie jest dość jednolitym promieniowaniem o niższej energii, tzw. „miękkim” promieniowaniem rentgenowskim. Jednak to powstałe w wyniku wybuchów pojawiłoby się jako nietypowe szczyty w danych rentgenowskich. Dzięki bardziej zaawansowanym teleskopom i długiemu czasowi obserwacji możliwe byłoby zbadanie tych wyższych wartości i co pozwoliłoby zbadać, początki Wszechświata.
W ramach drugiego badania, opublikowanego w czasopiśmie „The Astrophysical Journal”, astronomowie przyjrzeli się kolejnej konsekwencji jaką mogły mieć kosmiczne wybuchy spowodowane lokalnymi zmianami w gęstości we wczesnym Wszechświecie. Oprócz wyrzutu cząstek materii i antymaterii, te eksplozje mogłyby wytworzyć neutrina o wysokiej energii, a ponieważ oddziałują one tylko słabo z normalną materią, mogłyby szybciej uciec.
Naukowcy zaobserwowali to już w przypadku supernowej 1987a, kiedy to wyrzucone neutrina z zapadającego się jądra gwiazdy dotarł do Ziemi nieco wcześniej niż światło samej supernowej. Cząstki te zdołały uciec z jądra, zanim supernowa miała miejsce w pełni.
.Gdyby wybuchy miały miejsce nieco przed barierą 380 tysięcy lat, wystrzelone przez nie neutrina mogłyby uciec wcześniej. Obserwując kosmiczne tło neutrin, astronomowie mogliby zaobserwować największą aktywność neutrin, które nie mają astrofizycznego źródła, wyróżniałyby się one na tle innych. Obecnie jednak nie istnieje możliwość szczegółowej obserwacji tła neutrin. Cząstki te są niezwykle trudne do zaobserwowania i chociaż istniejące obecnie detektory wykryły neutrina kosmiczne, nadal mogą znajdować ich jedynie kilka naraz. Aby dowiedzieć się jak wyglądały początki Wszechświata badacze muszą opracować nowe technologie, które pozwolą zajrzeć za zasłonę kosmicznego promieniowania tła.
Oprac. EG
