Как астрономам удалось увидеть Вселенную возрастом 380 000 лет? Сделаны самые детальные снимки «младенчества» Вселенной

Перед нами открывается удивительное окно в прошлое — не просто фотографии, а своеобразная «карта развития» нашей Вселенной. Новое исследование, проведенное с помощью телескопа Atacama Cosmology Telescope (ACT) в чилийских Андах, предоставило нам беспрецедентно четкие снимки космического микроволнового фона (CMB) — остаточного излучения Большого Взрыва. Эти снимки, полученные после 13 миллиардов лет путешествия света, позволяют заглянуть в эпоху, когда Вселенной было всего 380 000 лет. Это — как младенческие фотографии космоса, который сейчас переживает свою «зрелость».

Заглядывая в колыбель звезд и галактик

Эти данные — гораздо больше, чем просто красивые картинки. Они открывают новые горизонты в понимании ранних стадий формирования Вселенной. Впервые мы можем увидеть не только распределение материи в ту эпоху, но и её движение, благодаря измерению поляризации света. Поляризация CMB — это своеобразный «отпечаток» движения водорода и гелия в ранней Вселенной.

Представьте себе, что вы изучаете приливы и отливы, чтобы понять влияние Луны. Аналогично, анализ поляризации CMB позволяет нам судить о силе гравитационного притяжения в различных областях ранней Вселенной. Это, в свою очередь, дает ценную информацию о процессах, которые привели к формированию звезд и галактик.

Четкость в хаосе: Преимущества ACT перед Planck

В отличие от более ранних миссий, таких как телескоп Planck, ACT обладает значительно более высоким разрешением и чувствительностью. Фактически, разрешение ACT в пять раз выше, чем у Planck. Это позволяет увидеть детали, которые ранее оставались скрытыми. Благодаря этому мы можем непосредственно наблюдать слабые сигналы поляризации и получить более точное представление о ранних процессах во Вселенной.

Подтверждение теории и исключение альтернатив

Что самое важное, новые данные подтверждают существующую космологическую модель Вселенной и исключают многие альтернативные гипотезы. Это важное достижение, которое укрепляет наши знания о фундаментальных законах, управляющих космосом.

Окно во времени: Почему CMB так важен?

В первые сотни тысяч лет после Большого Взрыва Вселенная была непрозрачной для света из-за экстремально высокой температуры первичной плазмы. Космический микроволновой фон — это первое «окно», через которое мы можем видеть прошлое Вселенной. Это, по сути, «детская фотография» космоса, запечатлевшая его состояние в самом начале его существования.

Новые снимки CMB позволяют с высокой точностью определить плотность и скорость газов в ранней Вселенной. То, что на снимках выглядит как туманные облака, на самом деле является областями с различной плотностью в океане водорода и гелия — своеобразными «холмами» и «долинами», простирающимися на миллионы световых лет. Именно эти неоднородности стали основой для формирования звезд и галактик под воздействием гравитации.

Отвечая на вечные вопросы

Эти детальные изображения ранней Вселенной помогают ответить на фундаментальные вопросы о ее происхождении и эволюции. Изучая прошлое, когда все было относительно просто, мы можем понять, как Вселенная эволюционировала в ту сложную и разнообразную систему, которую мы наблюдаем сегодня.

Благодаря новым данным, мы с большей уверенностью можем сказать, что наблюдаемая Вселенная простирается почти на 50 миллиардов световых лет во всех направлениях и содержит массу, эквивалентную 1900 «зетта-солнцам» (почти 2 триллиона триллионов солнц). При этом лишь небольшая часть этой массы приходится на обычную материю, а основная ее часть — на темную материю и темную энергию.

Возраст и скорость расширения Вселенной: Новые уточнения

Исследования ACT также позволили уточнить оценки возраста Вселенной и скорости ее расширения. Измерения показали, что возраст Вселенной составляет 13,8 миллиарда лет с точностью до 0,1%.

Разрешая «Хаббловское напряжение»?

В последние годы в космологии возникла так называемая «Хаббловское напряжение» — расхождение в значениях постоянной Хаббла, которая характеризует скорость расширения Вселенной. Измерения, основанные на CMB, показывают более низкую скорость расширения, чем измерения, полученные на основе наблюдений за близлежащими галактиками.

Новые данные ACT подтверждают более низкое значение постоянной Хаббла, полученное на основе CMB. Это свидетельствует в пользу того, что существующая космологическая модель является верной, и что расхождение в значениях постоянной Хаббла может быть связано с другими факторами, требующими дальнейшего изучения.

Команда ACT также исследовала альтернативные космологические модели, которые могли бы объяснить более высокую скорость расширения Вселенной. Однако, эти исследования не выявили никаких отклонений от стандартной модели, что еще больше укрепило ее позиции.

Будущее исследований: Simons Observatory на горизонте

Наблюдения, проведенные ACT, стали возможны благодаря 5-летней работе с чувствительным телескопом, настроенным на восприятие света миллиметрового диапазона. Теперь внимание переключается на новую, более мощную обсерваторию Simons Observatory, расположенную в том же месте в Чили. Simons Observatory обещает еще более детальные и точные данные о CMB, которые позволят нам заглянуть еще глубже в прошлое Вселенной и разгадать ее самые сокровенные тайны.

Исследование CMB — это не просто астрономические наблюдения. Это — глубокое погружение в историю Вселенной, попытка понять ее происхождение и эволюцию. Это — один из самых захватывающих и перспективных направлений современной науки, которое обещает нам новые открытия и неожиданные прозрения.