Как получается, что мы можем обнаружить реликтовое излучение, но не первые звезды и галактики, несмотря на то, что реликтовое излучение возникло еще до рождения первых звезд?

Короткий ответ заключается в том, что фотонов реликтового излучения намного больше, чем фотонов от первых звезд. Когда реликтовое излучение было испущено, вся Вселенная была похожа на внешнюю атмосферу красного карлика с температурой около 3000 К. Реликтовое излучение все еще полностью доминирует в электромагнитном излучении во Вселенной.

Итак, представьте, что все ночное небо излучает с той же интенсивностью, что и холодная звезда (но, к счастью, с красным смещением в очень холодные микроволны). Для сравнения, доля неба, покрытая первыми звездами, так называемыми Поп. III, исчезающе малы, и, что еще хуже, они составляют лишь очень малую часть фотонов, которые мы видим в этом диапазоне длин волн, поэтому их поиск и идентификация затруднены.

РЕДАКТИРОВАТЬ: Кроме того, мы, возможно, должны кое-что уточнить в исходном посте: мы еще не наблюдали ни одной из первых звезд (как уже упоминалось, есть кандидаты, но пока нет действительно убедительных обнаружений). Это не означает, что их нельзя наблюдать — это означало бы, что их теоретически невозможно наблюдать. У нас нет оснований полагать, что их невозможно наблюдать — мы просто еще не придумали, как, хотя, вероятно, находимся довольно близко.

Ключевая идея реликтового излучения состоит в том, что оно постоянно во всей нашей Вселенной. По сути, потому что Большой взрыв произошел повсюду , и поэтому реликтовое излучение видно из любой точки Вселенной.

Сегодня мы обнаруживаем реликтовое излучение в тех частях Вселенной, которые находились примерно в 13,8 миллиардах световых лет от того места, где они находились во время рекомбинации (момент появления видимого свободного света). Таким образом, реликтовое излучение на самом деле является инфракрасным излучением черного тела, испускаемым, когда Вселенная была около 3000 К. Из-за красного смещения от расширения Вселенной это излучение теперь наблюдается как микроволновое излучение.

Сравнивая это микроволновое излучение, постоянное во всех направлениях, с самыми ранними звездами и галактиками, которые, как предполагается, все еще существуют, свет от них трудно уловить. Но есть документы, которые предполагают, что мы нашли по крайней мере несколько звезд и галактик из очень ранней Вселенной. Я оставлю эту статью в качестве примера. https://arxiv.org/pdf/astro-ph/0703414v1.pdf