Учёные измерили содержание первичного гелия с точностью до 0,5%

Международная группа учёных определила содержание первичного гелия с точностью до 0,5%. Для этого исследователи изучили 15 небольших удалённых галактик, химический состав которых почти не изменился со времени формирования Вселенной. Результаты работы опубликованы в пяти статьях журнала The Astrophysical Journal, о них сообщает SciTechDaily.

Как проводили измерения

Наблюдения проводили в течение 130 часов с помощью Большого бинокулярного телескопа. Его спектрографы, созданные в Университете штата Огайо, разделили свет галактик на отдельные длины волн. По характерным спектральным линиям учёные измерили содержание гелия и водорода.

Вместо традиционного метода, при котором данные по множеству галактик экстраполируют к предполагаемому исходному значению, команда выбрала наиболее химически «нетронутые» объекты. Одновременно исследователи проанализировали более десяти линий гелия и 15 линий водорода. Такой подход позволил учесть систематические эффекты, которые при точности ниже 1% уже нельзя считать незначительными.

Что говорят авторы

«Спектрографы MODS создавались 12 лет — от замысла до первого наблюдения в небе. Именно для такой работы мы их и проектировали, поэтому увидеть результат чрезвычайно приятно. Не каждый день удаётся помочь создать приборы, измеряющие фундаментальные свойства нашей Вселенной», — сказал профессор астрономии Университета штата Огайо Ричард Погге.

Почему это важно

Полученная оценка уточняет одно из трёх ключевых подтверждений теории Большого взрыва, согласно которой Вселенная начала расширяться около 13,8 млрд лет назад из чрезвычайно горячего и плотного состояния. Количество лёгких элементов, включая гелий и дейтерий — разновидность водорода, — помогает проверить эту картину космической истории.

По словам профессора Университета Миннесоты Эвана Скиллмана, команда добилась заявленной погрешности в полпроцента, что в научных исследованиях происходит нечасто. Точное содержание гелия также позволяет оценить число семейств нейтрино — чрезвычайно лёгких субатомных частиц, существовавших в ранней Вселенной.

Справка

Поэтому современные наблюдения галактик связываются с условиями, которые складывались всего через несколько минут после её возникновения, и дают возможность проверить Стандартную модель физики элементарных частиц. Первичный нуклеосинтез — процесс образования лёгких ядер в первые минуты после Большого взрыва — предсказывает вполне определённое соотношение водорода, гелия и дейтерия во Вселенной. Измерение этого соотношения на наиболее древних объектах служит одним из независимых способов проверки космологических моделей. Большой бинокулярный телескоп расположен в Аризоне и является одним из крупнейших оптических инструментов в мире; спектрографы MODS (Multi-Object Double Spectrographs) позволяют одновременно получать спектры множества объектов.