Астрофизики разделили два вида акустических колебаний на заре Вселенной

Международная группа астрофизиков представила первый метод разложения спектра мощности 21-сантиметрового излучения эпохи космического рассвета на составляющие акустические особенности. Работа опубликована на сервере препринтов arXiv (2607.09846).

На заре Вселенной (первые миллиарды лет после Большого взрыва) формирование первых звезд и галактик модулировалось двумя конкурирующими процессами: гравитационными переуплотнениями материи и относительными скоростями темной материи и барионов (streaming velocities). Первые определяют места рождения галактик, вторые подавляют звездообразование. Их совместное влияние на межгалактическую среду порождает флуктуации 21-см сигнала двух типов: осцилляции, обусловленные барионами (BAO), и осцилляции, вызванные скоростями (VAO).

Авторы работы впервые показали, что формы BAO и VAO различаются на уровне процента — если этим смещением пренебречь, то оценка параметра Хаббла H(z) будет занижена примерно на 2%. Исследование предлагает корректирующую процедуру, устраняющую систематическую ошибку.

Кроме того, ученые выяснили, что относительная яркость BAO и VAO меняется немонотонно в ходе космического рассвета. Эта эволюция чувствительна к физике раннего звездообразования и свойствам первых звезд, что открывает новый канал для изучения древнейших эпох.

В работе также приведены прогнозы по чувствительности будущего радиотелескопа Square Kilometre Array (SKA) к комбинированному стандартному линейку BAO+VAO. Авторы заключают, что совместное моделирование обоих типов осцилляций станет обязательным элементом анализа 21-см данных для получения надежных ограничений как на космическое расширение, так и на свойства первых звезд.

Полученные результаты приближают использование 21-см наблюдений для стандарт-линейки космологии на ранних этапах эволюции Вселенной, открывая эпоху, недоступную для реликтового излучения и крупномасштабной структуры.