Când s-au născut primele stele în Univers? Se pare că la scurtă vreme după Big Bang, după o perioadă în care întunericul a dominat universul timpuriu. Semnale ale acestora au fost captate de către un telescop situat în Australia. Măsurătorile efectuate ar putea contribui şi la elucidarea misterului materiei întunecate.


Teoria modelulului standard ne spune că Universul a luat naştere acum circa 13,8 miliarde de ani, în urma unui eveniment denumit Big Bang care a generat spaţiul, timpul şi materia. Un Univers iniţial extrem de cald, format din particule elementare, precum quarcurile şi electronii, aflat în expansiune (care continuă şi în prezent).

În prezent în Univers avem însă structuri precum galaxiile, care conţin, la rândul lor, miliarde şi miliarde de stele – Soarele nostru fiind una dintre acestea. Când însă a luat naştere prima stea?

La această întrebare au găsit un răspuns cercetătorii care au folosit antena EDGES (Experiment to Detect Global EoR Signature) amplasată în vestul Australiei într-o regiune izolată, îndepărtată pe cât posibil de eventuale surse de unde electromagnetice perturbatoare. EDGES măsoară unde radio care provin din univers şi a captat semnale provenind de la primele stele care s-ar fi format în urmă cu circa 13,6 miliarde de ani – deci când Universul ar fi avut doar 180 de  milioane de ani. Un adevărat record.

La circa 300.000 de ani după Big Bang în univers exista mai ales hidrogen, sub formă de gaz, şi radiaţie cosmică de fond (Cosmic Microwave Background Radiation, CMBR). CMBR există şi în prezent şi este studiată de astronomi tocmai pentru a înţelege istoria şi evoluţia Universului, întrucât evenimentele care au avut loc de-al lungul anilor au lăsat o amprentă asupra acestei radiaţii primordiale prezente în tot universul.

Pe măsură ce universul a evoluat, variaţiunile de densitate, ca urmare a atracţiei gravitaţionale, au dus la acumularea de hidrogen în anumite regiuni în care, prin iniţierea reacţiilor de fuziune nucleară, au luat naştere  primele stele.

Primele stele erau foarte masive, aveau o lumină albastră şi o viaţă foarte scurtă. Radiaţia emisă de aceste stele era absorbită de către gazul înconjurător, atomii de hidrogen fiind excitaţi, ceea ce dus şi la o absorbţie a radiaţie din CMBR la lungimi de undă caracteristice.

Rezultă că studiul CMBR ar trebui să ne dea informaţii legate de primele stele. Semnalul însă este extrem de slab, fiind de aşteptat variaţiuni ale radiaţiei fundamentale de fond de doar 0.01%, faţă de ceea ce provine din galaxia noastră în unde radio. Este exact ceea ce au măsurat astronomii de la EDGES. Semnale în unde radio, ţinând cont de deplasarea spre roşu datorită expansiunii Universului, care corespundeau primelor stele au fost măsurate şi caracterizate. Tocmai deplasarea spre roşu a permis stabilirea faptului că aceste prime stele s-au născut la circa 180 milioane de ani de la Big Bang. 

Aceste rezultate deosebit de importante au fost publicate în revista Nature. După cum declară Peter Kurczynski de la National Science Foundation din SUA măsurarea acestui semnal a fost precum „ascultarea bătăilor aripilor unui colibri în mijlocul unui uragan”.

Semnalul măsurat corespunde unei temperaturi a Universului mai mici decât cea aşteptată. Acest fapt este misterios, iar măsurători ulterioare sunt necesare pentru a confirma sau nu această descoperire. Dacă totuşi aşa stau lucrurile s-ar putea ca vinovatul să fie materia întunecată, acea formă de materie care exercită atracţie gravitaţională, dar pe care nu reuşim să o vedem şi care ar reprezenta circa 85% din toată materia din Univers. Materia întunecată ar fi putut absorbi parte din energia generată de primele stele, dacă particulele din care ar fi alcătuită ar avea o masă mică.

În 2020 vor intra în funcţiune radiotelescoapele de la Ska (Square Kilometer Array), o reţea de telescoape instalate în Australia şi Africa de Sud, care vor reuşi să efectueze studii mult mai detaliate asupra semnalelor care provin din Univers – inclusiv de la primele stele şi să ne dea informaţii, se speră, despre materia întunecată.