В одну из ночей в ноябре прошлого года астрономы, используя самый большой в мире оптический рефлектор, сделали интересное астрономическое открытие. Антониетте Сонгалия (Гавайский университет) и ее коллеги использовали спектрограф высокого разрешения чтобы определить концентрацию дейтерия вскоре после Большого Взрыва. Их результаты снова поднимают вопрос о раннем синтезе химических элементов и эволюции Вселенной.
Дейтерий (изотоп водорода, состоящий из одного протона и одного нейтрона) является одним из горстки легких элементов, образованных в первые минуты Большого Взрыва. Его количество во Вселенной зависит от космической плотности барионов, т. е. протонов и нейтронов. Таким образом, определяя относительное содержание дейтерия, астрономы могут оценить, как много протонов и нейтронов содержит Вселенная.
Проблема такого подхода состоит в том, что дейтерия со времен Большого взрыва почти не осталось, в основном благодаря ядерным реакциям внутри звезд. В идеале его можно обнаружить в небесных светилах с большим красным смещением, видимыми такими, какими они были тогда, когда Вселенная была намного моложе и гораздо ближе к моменту Большого Взрыва. Однако с необходимым разрешением такие спектры могут быть получены только на телескопах с диаметром объектива 4-5 м. и более.
Антониетте Сонгалия и ее коллеги направили 10 м. телескоп "Кек" в созвездие Цефея и получили спектр квазара Q0014+813 16.5m, чье красное смещение составляет 3.41. Прежде чем свет объекта достигнет Земли, он проходит через бесчисленные межгалактические газовые облака, каждое из которых вносит в спектр свои линии поглощения. В одном из этих облаков с красным смещением Z=3.3l одна из линий водорода сопровождалась слабой компонентой, слегка сдвинутой в голубую сторону, но ровно на столько, как если бы она была линией поглощения настоящего дейтерия!
Это неумолимо предполагает, что когда Вселенная была в 4 раза меньше, чем сейчас, то на каждые 10000 ядер водорода приходилось 1.9 - 2.5 ядер его тяжелого изотопа. Между тем расчеты, основанные на данных о солнечной системе и галактиках подразумевают почти в 10 раз меньшую концентрацию дейтерия. Новые более высокие значения соответствуют меньшей барионной плотности, то есть плотности протонов и нейтронов - настолько меньшей, что во всей Вселенной не может быть барионов больше, чем в уже учтенных наблюдаемых звездах и галактиках.
Полученные результаты говорят о том, что либо масса Вселенной недостаточна чтобы остановить ее расширение, либо подавляющее большинство космической материи является темной и находится в экзотической не барионной форме! Именно к таким выводам пришли ученые.
Впрочем, Антониетте Сонгалия и ее команда допускают, что существует 3% вероятность того, что линия "дейтерия”, которую они зафиксировали, на самом деле является только слегка сдвинутой в голубую сторону линией от соседнего облака с чуть меньшим красным смещением. Окончательно же можно будет поставить все точки над "i" только после поиска аналогичных особенностей в других квазарах с большим красным смещением.
