Реионизация закончилась значительно раньше, чем считалось, и была необъяснимо быстрой

Десятиметровый Телескоп Южного полюса обнаружил, что первые яркие галактики появились в ранней Вселенной 13 млрд лет назад, всего через 750 млн лет после Большого Взрыва. Это значит, что эпоха реионизации в истории Вселенной длилась менее 500 млн лет и закончилась через 750 млн лет после возникновения нашего пространственно-временного континуума, что расходится с сегодняшним видением.

Пока Телескоп Южного полюса обработал всего треть уточнённых данных по микроволновому фону Вселенной, однако и этого хватило, чтобы открыть много нового. (Иллюстрации SPT Collaboration.)

Напомним: прежде считалось, что реионизация продолжалась по меньшей мере 750 млн лет. Относительно её начала ясности не было, а цифра называлась такая: примерно 150 млн лет после Большого взрыва. Но так ли это?

«Мы обнаружили, что эпоха реионизации... началась, когда Вселенной было по крайней мере 250 млн лет», — рассказывает Оливер Зан, исследователь из Центра космологической физики при Университете Калифорнии в Беркли (США), проводивший анализ астрономических данных.

Телескоп Южного полюса полярной ночью (Фото Daniel Luong-Van).

Эпоха реионизации относится ко времени после так называемых тёмных веков. Предполагалось, что этот процесс был длительным и не мог завершиться слишком быстро. Дело в том, что для вторичной ионизации Вселенной требовалось формирование ярких сверхмассивных звёзд первого поколения, которые своим излучением и должны были ионизировать межзвёздный газ. Для полной ионизации последнего требовалось колоссальное время, ибо формирование достаточного количества галактик происходило во множестве регионов и с разной скоростью, да и сам процесс, исходя из известных астрономам примеров, не мог быть молниеносным.

Очевидно, если ионизация заняла столь короткое время, какие-то 500 млн лет, то процесс нуклеосинтеза в первичных звёздах протекал куда быстрее и эффективнее, чем представлялось учёным.

Когда недавние данные Телескопа Южного полюса были совмещены с более ранними изысканиями спутника НАСА WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe), оказалось, что вместе они накладывают строгие ограничения на саму возможность длительной реионизации.

Соответствующая работа опубликована в Astrophysical Journal.

Подготовлено по материалам Центра космологической физики при Университете Калифорнии в Беркли.