Jakie były temperatury na początku istnienia wszechświata? Gaz wodny dostarczył odpowiedzi

Obserwacja chmury schłodzonego gazu wodnego oddalonego o około 13,8 mld lat świetlnych od Ziemi umożliwiła oszacowanie temperatur panujących na początku istnienia wszechświata.

Członkowie zespołu badawczego, którzy postanowili wyjaśnić tę zagadkę, wykorzystali tzw. gaz wodny, czyli mieszaninę tlenku węgla z wodorem. Ten schłodzony związek wchodzi w skład chmury oddalonej o około 13,8 mld lat świetlnych od naszej planety. W ten sposób udało im się określić rekordowo wczesne temperatury panujące we wszechświecie.

Czytaj też: Wszechświat był częścią wieloświata? Świadczą o tym cechy bozonu Higgsa

Jedna z teorii zakłada, że ekspansja wszechświata, czyli jego nieustanne rozszerzanie, prowadzi do jednoczesnego spadku panujących w nim temperatur. Uzyskanie odpowiedzi na pytania związane z tym zjawiskiem jest ważne nie tylko ze względu na poznawanie historii wszystkiego co nas otacza. Stanowi również kluczowy element związany z tzw. ciemną energia, czyli jednym ze składników wszechświata, który wypełnia całą przestrzeń i warunkuje zachodzenie ekspansji, choć jednocześnie pozostaje nieuchwytny.

Obraz galaktyki HFLS3 pochodzi z pierwszych etapów istnienia wszechświata

Korzystając z instrumentu NOEMA (Northern Extended Millimeter Array) członkowie zespołu badawczego dokonali ekspertyzy galaktyki HFLS3, w której dochodzi do natężonego powstawania gwiazd. Ze względu na ogromny dystans dzielący naszą planetę od tej galaktyki widzimy jej obraz sprzed miliardów lat, uzyskując perspektywę HFLS3 z 880 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Obserwacje wykazały również istnienie dużej chmury pary wodnej pomiędzy Ziemią a wspomniana galaktyką. Jedną z cech wyróżniających tego obłoku jest niższa temperatura niż w przypadku kosmicznego mikrofalowego promieniowanie tła (CMB). A to właśnie CMB jest jednym z powszechnych wskaźników temperatury wszechświata.

Jeśli chodzi o wyniki obliczeń, to zdaniem naukowców temperatury gazu wodnego w HFLS3 około 880 milionów lat po Wielkim Wybuchu wynosiły od -256,8 do -243 stopni Celsjusza. Jest to zgodne z dotychczasowymi przewidywaniami modeli kosmologicznych, co dodatkowo cieszy, ponieważ wykazuje skuteczność tych symulacji.

 Czytaj też: Oto największa mapa Wszechświata, jaką udało nam się do tej pory stworzyć

Tempo ekspansji wszechświata oraz spadek temperatury CMB to dwa istotne wskaźniki dotyczące natury ciemnej energii. Kontynuując pracę z wykorzystaniem instrumentu NOEMA naukowcy chcą teraz przekonać się, czy podobne trendy zostaną zaobserwowane w przypadku innych obszarów wszechświata. Dotychczasowe odkrycia – związane z HFLS3 – są szczególnie przydatne ze względu na fakt, iż około 1,5 miliarda lat po Wielkim Wybuchu, kosmiczne mikrofalowe tło stało się zbyt zimne, aby dało się przeprowadzić efektywne obserwacje.