Международная группа астрономов уточнила одну из базовых величин космологии: сколько гелия возникло в первые минуты после Большого взрыва. По сообщению Университета Миннесоты и Phys.org, новая оценка достигла неопределенности около 0,5 процента, то есть стала примерно втрое точнее прежних стандартных измерений.
Речь идет о первичном гелии, который появился в первые пять минут истории Вселенной. Его количество важно не только для общей картины Большого взрыва. Это прямой тест модели первичного нуклеосинтеза, а значит и физики ранней Вселенной, включая вклад легких частиц вроде нейтрино.
Обычно такие оценки получают через экстраполяцию: ученые измеряют химический состав множества галактик и пытаются восстановить исходную долю гелия. В новой работе команда выбрала другой путь. Исследователи сосредоточились на 15 очень удаленных и химически бедных малых галактиках. Такие объекты почти не успели обогатиться тяжелыми элементами за счет многих поколений звезд, поэтому лучше сохраняют условия ранней Вселенной.
Для наблюдений использовали 130 часов на Large Binocular Telescope. Данные получены с помощью спектрографов MODS, созданных в Университете штата Огайо. Спектрографы одновременно анализировали более 10 линий гелия и 15 линий водорода. Это позволило учесть слабые систематические эффекты, которые раньше можно было считать второстепенными, но при точности ниже одного процента они становятся критичными.
Авторы серии из пяти статей в The Astrophysical Journal отмечают, что такой результат превращает измерение гелия в крупный физический эксперимент космического масштаба. Чем точнее известна доля первичного гелия, тем жестче проверка Стандартной модели и тем меньше пространство для экзотических сценариев ранней Вселенной.
Практический смысл работы в том, что она связывает телескопические наблюдения далеких карликовых галактик с фундаментальной физикой. Свет этих галактик помогает проверить, как Вселенная расширялась, какие частицы влияли на ее раннюю эволюцию и насколько согласуются между собой наблюдения, реликтовое излучение и теория Большого взрыва.
