Несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва Вселенная представляла собой темный океан, состоящий из очень горячих атомов и ионов водорода. Космос с том виде, в каком мы его знаем, начал возникать тогда, когда атомы и ионы водорода начали соединяться в молекулы. Только после этого температура Вселенной снизилась настолько, чтобы в ней могли рождаться звезды. Однако до сих пор не удавалось точно определить параметры реакции формирования молекулярного водорода, почему сохранялась значительная неопределенность, касающаяся начальных этапов жизни Вселенной.
Хольгер Крекел из Колумбийского университета (США) и его коллеги провели эксперимент по изучению реакции слияния ионов и нейтральных атомов водорода с образованием молекулы H2, а также серию вычислений, показавших, как менялась температура газа в новорожденной Вселенной по мере рождения молекул.
«Наши результаты показали, что молекулярный водород формируется значительно быстрее, чем считалось ранее. Это означает, что и первые звезды формировались быстрее, чем ожидалось», - отмечает соавтор работы Дэниэл Савин.
От скорости реакции рекомбинации молекул водорода, понизившей температуру Вселенной ниже первоначальных десятков тысяч кельвин, зависит масса первых звезд, которая, в свою очередь, влияет на силу их ультрафиолетового излучения, и разнообразие современных звезд.
Результаты исследования помогли сократить неопределенность массы первых звезд. Если раньше разброс между крайними точками диапазона составлял более 20, то теперь он сократился до двух, отмечают авторы исследования.
В экспериментальной установке сталкивались струи атомов и отрицательно заряженных ионов водорода.