Tiskane izdaje
Znanstveniki Evropske vesoljske agencije so na podlagi najnovejših podatkov Planckovega teleskopa ugotovili, da so se prve zvezde v vesolju prižgale pozneje, kot so domnevali doslej. Prejšnja opazovanja so namreč navajala k sklepu, da se je prva generacija zvezd prebudila v življenje približno 420 milijonov let po velikem poku, novi podatki teleskopa pa pričajo o tem, da se je to zgodilo 560 milijonov let po rojstvu vesolja.
»Razlika 140 milijonov let se sicer ne zdi usodna, če upoštevamo, da je vesolje staro 13,8 milijarde let,« je ugotovitev komentiral eden vodilnih članov Planckove znanstvene skupine, profesor George Efstathiou. »Toda v resnici ta razlika bistveno spreminja naše razumevanje o ključnih dogodkih v najzgodnejših zgodovinskih obdobjih.«
Omenjena znanstvena skupina je tako na podlagi najnovejših ugotovitev, objavljenih na spletni strani Evropske vesoljske agencije (Esa), izdelala doslej najpreciznejši zemljevid »najstarejše svetlobe« v kozmosu. Oceno o starosti te svetlobe so izdelali s podrobnim proučevanjem »prasevanja« oziroma »sija po velikem poku«, starodavne svetlobe, imenovane tudi kozmično mikrovalovno sevanje ozadja, ki še vedno zapolnjuje vesolje. In Planckov satelit Evropske vesoljske agencije je med letoma 2009 in 2013 izdelal »zemljevid« tega svojevrstnega ostanka po prapoku.
Zemljevid vsebuje obilico podatkov o zgodnjih razmerah v vesolju, zato ga bodo morda lahko uporabili še za natančnejšo določitev njegove starosti in oblike ter za podrobnejši popis njegove vsebine. Poleg tega bodo na njem proučili vsa drobna »popačenja«, ki pričajo o sleherni interakciji prasevanja na poti do nas.
Velika okoljska sprememba
Eno izmed takšnih popačenj je posledica tega, da je bilo novorojeno vesolje izpostavljeno veliki okoljski spremembi, imenovani kozmična reionizacija. Ta se je zgodila, ko je močna svetloba prvih zvezd in galaksij na poti skozi neprozorno vesolje v nevtralnih atomih vodika trgala elektrone od protonov in tako kozmos naredila dovolj prepusten za običajno svetlobo.
Ohlajajoči se nevtralni plin vodik, ki je v vesolju prevladoval po velikem poku, je namreč s »prižigom« zvezd dobil novo energijo. Te vroče velikanke so med svojim briljantno svetlim, a kratkim življenjem ustvarile prve težke elemente, pri tem pa »scvrle« še nevtralni plin okoli sebe – v atomih vodika so odtrgale elektrone od protonov. In prav potovanje prasevanja skozi nastali labirint elektronov in protonov je privedlo do njegove prve blage polarizacije.
Planckova skupina je s podrobno analizo te polarizacije ugotovila, da je nastala 560 milijonov let po velikem poku, torej 140 milijonov let prej od dosedanjih predvidevanj. Ameriški satelit WMAP (Wilkinsonova sonda mikrovalovne anizotropije), ki je deloval v prvem desetletju tega tisočletja, je vrhunec reionizacije postavil v čas pred približno 420 milijoni let, toda ta podatek ni bil v skladu z opazovanji Hubblovega teleskopa. Ta namreč ni odkril dovolj zvezd in galaksij, da bi lahko v času, ki ga je določil WMAP, povzročile omenjeno ključno okoljsko spremembo. To zadrego je zdaj učinkovito rešil Planckov teleskop.
»Lahko bi rekli, da sta dve skupini astronomov proučevali isti problem, a vsaka s svoje strani,« pojasnjuje dr. Richard McMahon z Univerze v Cambridgeu. »Planckova skupina se ga je lotila s strani velikega poka, mi drugi, ki proučujemo galaksije, pa smo to počeli s strani sedanjosti. Novi podatki so tako med nami postavili nekakšen most: namesto prejšnje vrzeli sta zdaj obe strani povezani.«
Vse več podatkov
Prav zaradi te vrzeli so znanstveniki razmišljali o različnih scenarijih začetka kozmične reionizacije – celo o možnosti, da so morda že prej obstajale populacije orjaških zvezd ali posebno masivne, energične črne luknje. Tovrstni scenariji zdaj niso več potrebni.
Še vedno sicer ni jasno, kdaj natanko so nastale prve individualne zvezde. Novi podatki Planckovega teleskopa pričajo le o tem, kdaj so se te zvezde združile v galaksije z dovolj veliko močjo, da so začele spreminjati vesoljsko okolje.
Jasno pa je postalo tudi to, da so se »ustanovitvene zvezde« prižgale precej prej kot 560 milijonov let po velikem poku. Po nekaterih domnevah morda celo 200 milijonov let prej. Odgovor na to vprašanje bodo morale poiskati prihodnje generacije vesoljskih observatorijev.
Toda smer raziskovanja je čedalje bolj jasna. Navsezadnje so znanstveniki še pred dvema letoma na podlagi dobljenih podatkov poskušali pojasniti kozmično mikrovalovno sevanje ozadja na podlagi njegovega temperaturnega profila; zdaj je glavnina njihove pozornosti usmerjena k lastnostim njegove polarizacije.
Upali so, da bo Planckov teleskop morda preskrbel celo neposreden dokaz o polarizaciji prasevanja kot temeljnega vzroka za začetek kozmične inflacije – superhitrega, eksponentnega širjenja vesolja, ki se je zgodil v delčku sekunde po velikem poku. Ti upi se sicer niso uresničili, toda pomembno je, da so novodobljeni temperaturni in polarizacijski podatki zdaj konsistentni s teorijo. Preciznejše meritve pa bodo morda omogočile tudi določitev poteka kozmične inflacije – seveda z novimi znanstvenimi eksperimenti.
So pa najnovejši podatki Planckovega teleskopa povzročili tudi to, da dosedanji preprosti modeli o načinu superhitrega širjenja vesolja niso več ustrezni. Za njegovo dokončno pojasnitev bodo očitno potrebni novi, kompleksnejši.
»Znašli smo se v položaju, kakršnega nismo pričakovali,« zaplet pojasnjuje dr. Andrew Jaffe iz Imperialnega kolidža v Londonu. »A nič hudega – navsezadnje imamo fiziki radi zanimive reči. Smo pač spoznali, da smo dolgo živeli v naivnem pričakovanju, češ da je najpreprostejši odgovor pogosto tudi pravilen. Tokrat pa se je pokazalo, da ni vselej tako.«
Znana zgodovina vesolja
• po najnovejših podatkih Planckovega teleskopa se je veliki pok zgodil pred 13,8 milijarde leti;
• kozmično mikrovalovno sevanje ozadja je mogoče pojmovati kot »sij po velikem poku«;
• to prasevanje se je začelo širiti po vesolju približno 380.000 let po prapoku;
• takrat so bile razmere že dovolj ohlajene za začetek nastajanja nevtralnih atomov vodika;
• obdobju pred prvimi zvezdami pogosto rečejo tudi »mračni vek«;
• ko so se prižgale prve zvezde, so »sežgale« tudi nevtralni plin okoli sebe;
• te orjaške zvezde so s silovitimi eksplozijami ustvarile prve težke kemijske elemente;
• »prva svetloba« ali »kozmična renesansa« je eno ključnih obdobij v zgodovini vesolja.
