Kosmiline koidik: teadlased tabasid Universumi esimeste tähtede sünni järelkaja

Kunstniku nägemus vastsündinud universumi esimestest sinakatest tähtedest Foto: N.R.Fuller/AP/Scanpix

Pärast Suurt Pauku valitses vastses universumis pimedus. Hinnangute kohaselt kogunes universumis hõredalt hõljuv vesinik pärast maailma algust aeglaselt klompideks ning need süttisid ligi saja miljoni aasta vältel tähtedeks.

Nendelt esimestelt tähtedelt pärinev valgus on aga nõnda nõrk ja vana, et ükski maine teleskoop seda kinni püüda ei saa. Eile teadusajakirjas Nature ilmunud artiklis kirjeldavad astronoomid, et neil õnnestus tabada kosmilise koidiku aegseid raadiolaineid Austraalia kõrbes asuva pisikese raadioteleskoobiga. Need signaalid pärinevad universumi algusaegade vesinikust, mil tähtede süttimisel tekkinud valgus muutis vesiniku loomust ning võimaldas sellel kiirgust talletada. Üllatusi oli mitmeid ning nende taga on tõenäoliselt saladuslik tumeaine.

«Kui välja arvata Suure Paugu enda taustkiirgus, on tegemist esimese korraga, mil me oleme näinud signaale nõnda noorest universumist,» ütles Nature'ile uurimisrühma juhtinud Judd Bowman. Noorest kosmosest pärinevad signaalid on väga õrnad ning enamvähem samadel lainepikkustel kui hilisemate tähtede ja inimeste enda maailmaruumi paisatud raadiolained. Nõrkade lainete tabamiseks pidi esmalt need võimsamad signaalid välja filtreerima.

Iidsetelt tähtedelt pärinevad andmed viitavad, et universum oli enne tähtede süttimist tunduvalt jahedam kui senised mudelid näidanud on. Valitsev keskmine temperatuur oli vaid kolm kraadi kõrgem absoluutsest nullist. See läheb vastuollu valitsevate ideedega et 180 miljonit aastat pärast universumi algust pidi see olema täidetud Suurest Paugust pärineva energiaga.

Vanimate tähtede signaalid püüti kinni selle väikese EDGES teleskoobiga Austraalia kõrbes Foto: CSIRO Australia

Vastus nendele kosmilistele küsimustele seisneb tumeaines. Kui üle kosmose leiduv vesinik, kõige lihtsam ning kergem element, oli nõnda jahe, siis miski muu pidi olema kuumem. Aja jooksul tõmbas gravitatsioon vesiniku kokku, moodustas esimesed tähed ning vesinik muutus üha tulisemaks. Tel Avivi ülikooli kosmoloog Rennan Barkana sõnul pidi tumeaine kosmilise koidiku alguses olema kaunis jahe ning seetõttu alandama ka tavalise mateeria temperatuuri, ise samal ajal soojenedes.

Barkana sõnul on ootamatut laadi signaalidel ka teine võimalik seletus, radiatsiooni määr võis universumi alguses olla tunduvalt suurem. Kuid ükskõik kumb variant tõeseks osutub, viitavad ülivanad raadiosignaalid, et tumeaine on tunduvalt kergem kui seni arvati. Vähene mass võib seletada, miks on tumeainet nõnda keeruline märgata.

Seni on tumeaine ainukeseks indikaatoriks olnud selle gravitatsiooniline mõju vaadeldavatele taevakehadele. Barkana teooria kohaselt oli algne universum nõnda külm, sest kuniks süttisid esimesed tähed talletus Suure Paugu energia tumeainesse. Tumeaine, mis moodustab universumi mateeriast kuni 85 protsenti, on teoreetiline konstrukt mida kasutatakse teatavate gravitatsiooniliste anomaaliate seletamiseks. Kui Barkana teooria peaks paika pidama, siis on tuvastatud signaalid esimene tõend tumeaine olemasolust, mis ei põhine nähtava mateeria käitumise jälgimisel.

Vaata ka ajakirja Nature toimetuse loodud lühiülevaadet avastusest: