Эарендель – самая далекая звезда, обнаруженная на сегодняшний день, но насколько далеко мы можем заглянуть?

Космический телескоп Хаббл наблюдал за самой далекой из когда-либо виденных звезд — Эарендель, что означает утренняя звезда. Несмотря на то, что Эарендель в 50 раз больше массы Солнца и в миллионы раз ярче, мы не можем ее увидеть из-за большого скопления галактик перед ней, чья гравитация искривляет свет от звезды, делая его ярче и сфокусированнее, создавая, по сути, линзу.

Астрономы заглядывают в далекое прошлое, когда мы смотрим на далекие объекты. Свет распространяется с постоянной скоростью (3x10⁸ 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.

Фото: https://news.uaportal.com/

Когда мы наблюдаем свет звезды, мы смотрим на свет, излученный звездой 12,9 миллиарда лет назад, — мы называем это временем ретроспективного взгляда. 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, космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), находится на месте, он может обнаружить даже более ранние звезды, хотя может быть не так много таких, 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 сверхмассивными черными дырами.

До 1998 года самые дальние обнаруженные галактики квазаров имели период ретроспективного анализа около 12,6 миллиарда 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 для галактик и звезд.

Звезды начали формироваться через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва, во время, которое мы называем космическим рассветом. 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 настолько подробно, насколько нам хочется, — Вселенная может иметь фундаментальный предел разрешения.

Зачем оглядываться назад?

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 звездный свет — тогда звезд не было. Самый дальний свет, который мы можем видеть, — это космический микроволновый фон (CMB), который представляет собой свет, оставшийся от Большого взрыва, сформировавшийся всего через 380 000 лет после нашего космического рождения.

Фото: https://naked-science.ru/

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.

Свет реликтового излучения — самый далекий из всех, что 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 с помощью детектора LIGO были обнаружены гравитационные волны от слияния двух черных дыр. Возможно, космический детектор гравитационных волн следующего поколения, такой как телескоп ESA Lisa, который должен быть запущен в 2037 году, сможет заглянуть в очень раннюю Вселенную до того, как 13,8 миллиарда лет назад сформировалось реликтовое излучение.

Автор: Кэролайн Деверо, старший преподаватель астрофизики, Хартфордширский университет