Измеряя слабые следы космического микроволнового фона- света, который преодолел более 13 миллиардов лет, чтобы достичь нас, — ученые восстановили состояние Вселенной, когда ей было всего 380 000 лет. Эти новые изображения превосходят предыдущие работы как по точности, так и по глубине, являясь важнейшим эталоном в области, где важна каждая деталь.

Но этот прорыв заключается не только в том, чтобы заглянуть в прошлое, но и в том, чтобы разрешить противоречие, которое все громче звучит в мире космологии: как быстро расширяется наша Вселенная на самом деле?

Вселенная, написанная светом

То, что показывают эти новые изображения, не что иное, как нечто экстраординарное. Данные показывают ранние облака водорода и гелия, разрушающиеся под действием гравитации — структуры, которые впоследствии превратятся в самые первые галактики.

Основные результаты исследования включают:

• Наблюдаемая Вселенная простирается почти на 50 миллиардов световых лет во все стороны.

• Ее масса равна почти 1 900 зетта-солнцам- примерно в 2 триллиона триллионов раз больше массы нашего Солнца.

• Только 100 зетта-сунн представляют собой «нормальную материю» — водород, гелий и элементы, из которых мы состоим.

• Остальное распределяется между темной материей (500 зетта-сунн) и темной энергией (1 300 зетта-сунн).

Профессор Эрминия Калабрезе, возглавлявшая анализ, объяснила, что такой уровень точности позволяет нам «проследить зачатки всех космических структур», от скоплений галактик до атомов в нашем собственном теле.

Битва за постоянную Хаббла стала еще жарче

В центре современной космологии лежит одна из самых неудобных проблем — противоречие Хаббла. Так ученые называют растущее разногласие между двумя различными способами измерения скорости расширения Вселенной.

Один из методов, использующий близлежащие галактики, предполагает, что Вселенная расширяется со скоростью около 74 км/с/Мпк. Но измерения космического микроволнового фона дают меньшую скорость — около 67 км/с/Мпк.

Новые данные ACT подтверждают более низкое значение, причем с большей точностью, чем когда-либо прежде. По словам Калабрезе, команда изучила десятки альтернативных моделей, которые могли бы объяснить более быстрое расширение, но «ни одна из них не соответствует данным».

Что из этого следует? Некоторые из самых радикальных теорий, пытающихся объяснить это несоответствие, теперь могут быть сняты с рассмотрения.

Это последняя публикация данных ACT после почти двух десятилетий работы. С 2004 года он играл центральную роль в формировании нашей картины ранней Вселенной. Теперь внимание переключается на обсерваторию Саймонс, объект нового поколения, который позволит продолжить эту работу с еще большим разрешением.

Для исследователя Хидде Йенсе, который работал над заключительным этапом анализа данных ACT, этот проект стал кульминацией многолетних усилий. «ACT была моей космической лабораторией во время обучения в докторантуре. Было очень интересно участвовать в работе, которая привела к такому глубокому пониманию нашей Вселенной», — размышляет он.

Эти результаты имеют далеко идущие последствия для нашего понимания фундаментальных законов физики. Подтверждая стандартную космологическую модель с большей уверенностью, новые данные ограничивают возможности для существования экзотических частиц или явлений, которые могли бы объяснить расхождение в скорости расширения. Это означает, что космологи должны углубиться в существующие теории, чтобы понять, почему два метода измерения дают разные результаты.

Постоянная Хаббла, по сути, является краеугольным камнем всей космологической структуры. Если она измеряется неверно, это может поставить под сомнение наше понимание возраста Вселенной, ее размера и даже ее конечной судьбы. Устранение этого несоответствия является одной из самых больших проблем в современной космологии, и новые данные ACT приближают нас к разрешению этой загадки.

Будущие наблюдения, особенно с помощью обсерватории Саймонс и других передовых телескопов, обещают еще больше уточнений в нашем понимании ранней Вселенной. Эти новые инструменты позволят нам изучать космический микроволновый фон с беспрецедентной детализацией, потенциально выявляя новые физические явления и проливая свет на природу темной материи и темной энергии.

В конечном счете, исследование космического микроволнового фона — это не просто взгляд в прошлое, а и попытка понять настоящее и предсказать будущее нашей Вселенной. С каждым новым открытием мы приближаемся к раскрытию самых глубоких тайн космоса.