В первые мгновения существования Вселенной в ней произошло много событий. Появились элементарные частицы, первые ядра водорода и гелия, а флуктуации энергии и материи привели к образованию галактик и сверхмассивных черных дыр. Но все это невидимо для нас.
Когда мы исследуем далекую Вселенную, погружаясь все глубже в ее историю, мы можем увидеть только то, что происходило, когда мирозданию было уже 380 000 лет. До этого времени Вселенная была горячее поверхности звезд, и свет оттуда не мог преодолеть условный барьер и добраться до нас. Поэтому все, что мы видим, — это космический фон юной Вселенной, который теперь остыл до слабых микроволновых излучений благодаря космическому расширению. Все действительно важные космологические данные скрыты за этой завесой.
Хотя мы никогда не сможем напрямую наблюдать за событиями, происходящими за пределами пресловутой 380 000-летней стены, есть способы получить информацию на основе косвенных данных. В нескольких новых статьях рассматривается, как это можно будет делать в будущем.
В первой работе, опубликованной на портале препринтов arXiv, авторы исследуют, какую информацию могут нести слабые рентгеновские лучи. Хотя принято считать, что Большой взрыв был одним мощным событием, на самом деле все могло быть гораздо сложнее. Это была не условная вспышка в конкретной точке, а скорее плотная инфляция самого пространственно-временного континуума.
В ранней Вселенной колебания плотности могли приводить к локальным взрывам, или вспышкам. Эти вспышки могли стать основой для таких объектов, как сверхмассивные черные дыры, которые мы наблюдаем сегодня. Они также могли генерировать каскады элементарных частиц. Поскольку частицы появляются в парах «вещество — антивещество», области вспышек были бы заполнены электронами и позитронами, которые в свою очередь производят рентгеновское излучение и другие высокоэнергетические фотоны.
Большинство людей хотя бы краем уха слышали о космическом микроволновом фоне (реликтовом излучении), но существует также космический рентгеновский фон. Разница в том, что рентгеновский фон возникает не в результате Большого взрыва, а в результате различных более поздних астрофизических процессов. Но вот что интересно. Космический рентгеновский фон представляет собой довольно равномерное низкоэнергетическое «мягкое» рентгеновское излучение. Рентгеновское же излучение, возникающее в результате вспышек, должно проявляться в виде резких пиков. С помощью более совершенных рентгеновских телескопов и при длительном наблюдении мы могли бы изучить эти пики.
Во второй работе, опубликованной в The Astrophysical Journal, авторы рассматривают еще одно последствие ранних космических вспышек. Помимо каскада частиц из материи и антиматерии, эти ранние вспышки должны были создать высокоэнергетические нейтрино. Поскольку нейтрино слабо взаимодействуют с обычной материей, они должны были с большей вероятностью преодолеть космическую стену.
Мы наблюдали это на примере сверхновой SN 1987a, когда вспышка нейтрино из разрушающегося ядра звезды достигла Земли чуть раньше, чем свет самой сверхновой. Нейтрино смогли покинуть ядро до того, как сверхновая взорвалась полностью.
Если бы всплески наблюдались чуть раньше, чем 380 000 лет назад, их нейтрино могли бы «пробить стену» раньше. Наблюдая за космическим нейтринным фоном, мы могли бы обнаружить пики нейтрино, у которых нет астрофизического источника. Они выделялись бы на фоне всех прочих нейтрино. Это отличная идея, у которой есть только один недостаток: сейчас у нас нет возможности детально изучить нейтринный фон. Эти невесомые частицы крайне сложно обнаружить, и хотя наши детекторы фиксируют космические нейтрино, но улов получается крайне скудным.
Тем не менее люди умны, и кто знает, какие новые технологии создадут астрономы будущего? Эти идеи стоит изучить, ведь мы можем многое узнать, заглянув за завесу пресловутых 380 тысяч лет после Большого взрыва.
Читайте в материале Hi-Tech Mail, как извергающая плазму молодая звезда приоткрыла прошлое Земли и Солнца.
