Первичный гелий еще раз подтверждает наше понимание Большого взрыва

Фото из открытых источников

В первые мгновения Большого взрыва образовались два элемента: водород и гелий. Технически, также были созданы мельчайшие следы лёгких элементов, таких как литий, но ничего существенного. Ранняя Вселенная состояла примерно из 3 частей водорода и 1 части гелия. Все более тяжёлые элементы, от кислорода в лёгких до железа в крови, были созданы в результате астрофизических процессов. Они образовались в результате термоядерного синтеза в звёздах, в сверхновых или были рассеяны при столкновениях нейтронных звёзд. Даже в современном космосе более тяжёлые элементы настолько редки, что астрономы относят их все к металлам.

Один из способов, которым астрономы изучают Большой взрыв, — это анализ относительного содержания различных элементов. В частности, первоначального содержания водорода и гелия. Это может показаться простым, поскольку именно эти два элемента образовались в результате Большого взрыва, но есть один нюанс. Хотя весь наблюдаемый нами гелий образовался во время Большого взрыва, не весь он образовался именно в этот период. Большая часть гелия образовалась ещё в самом начале, но гелий также является наиболее распространённым побочным продуктом звёздного термоядерного синтеза. Таким образом, пока звёзды производят все атомы, они также производят много гелия. Это означает, что за миллиарды лет относительное содержание гелия увеличивалось, и это искажает данные.

Проект LBT Y P (Large Binocular Telescope Primordial Helium Abundance) пытается решить эту проблему и недавно опубликовал ряд результатов. Исследование было сосредоточено на измерении уровней водорода и гелия в бедных металлами галактиках. Речь идёт о далёких галактиках, содержащих в основном ранние звёзды, поэтому в них мало тяжёлых элементов. Идея заключается в том, что если в них мало металлов, то они также не загрязнены звёздным гелием.

На основе выборки межзвездных газовых областей в пределах 54 галактик команда исследователей обнаружила, что первичный гелий составляет 24,58% от первоначальной массы материи космоса. Это хорошо согласуется с оценкой, полученной на основе наблюдений космического микроволнового фона с помощью телескопа Planck, которая составила 24,67%. Этот результат еще раз подтверждает один из трех столпов модели Большого взрыва.

Сравнив этот результат с более локальными измерениями содержания гелия, команда обнаружила, что около 90% космического гелия является первичным, а остальные 10% образовались в результате звездного синтеза. Это дает нам представление о скорости звездообразования в галактиках. Это также может помочь нам лучше понять, как образуются различные элементы.