Ученые из Института космических исследований (ИКИ РАН), Москоского физико-технического института (МФТИ) и Института астрофизики Общества Макса Планка (Германия) доказали, что диффузия частиц в газе, текущем в центр формирующихся в ранней Вселенной галактик, могла повлиять на соотношение между содержанием гелия и водорода внутри первых галактик. Статья опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Результаты исследования могут заставить пересмотреть представления о первых этапах развития Вселенной, поскольку изменение относительного количества гелия из-за диффузии, по расчетам ученых, может достигать значений, сравнимых с точностью современных теоретических предсказаний. Иначе говоря, наблюдаемое обилие водорода и гелия может отличаться от предсказаний теории.
«В процессе образования галактик сначала быстро сжимается темная материя, затем в эту зону начинает стекать газ. Мы считаем, что в этом потоке газа возможна диффузия. Она приводит к тому, что частицы разных масс будут двигаться с неравными скоростями. Допустим, газ состоит только из водорода и гелия. Гелий — более тяжелая частица, значит, она будет оседать быстрее водорода в гравитационном поле формирующейся галактики. В итоге в образовавшейся галактике относительное обилие гелия к обилию водорода будет отличаться от значения, которое предсказывает теория нуклеосинтеза», — объяснил доктор физ.-мат. наук Сергей Сазонов из ИКИ РАН и МФТИ.
Исследователи посчитали, каким может быть вызванное этим эффектом изменение относительного содержания гелия в галактиках заданной массы. Оказалось, что оно могло достигать сотых долей процента при диффузии в холодном газе. Если же газ во Вселенной в эпоху образования первых галактик был разогрет до температуры порядка нескольких тысяч градусов, то диффузия могла привести к изменению относительного количества гелия уже на десятые доли процента.
[На иллюстрации: Абстракция на тему «Гелий в ранней Вселенной». Пресс-служба МФТИ]
