Данни от телескопа Атакама оформят бъдещето на космологията

Близо 20 години работи Космологичният телескоп Атакама (ACT - Atacama Cosmology Telescope) и вече е изпълнил мисията си.

Три статии, публикувани в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics от учените, работещи с ACT, описват и дават контекст на шестото и последно голямо представяне на данни от ACT – може би най-важното – отбелязващо значителен напредък в нашето разбиране за еволюцията на Вселената и нейното текущо състояние.

Данните от ACT изясняват няколко ключови момента: измерването на константата на Хъбъл (числото, което показва текущата скорост на космическото разширение - "скоростомерът" на Вселената), получено от наблюдения на много големи космологични разстояния, е потвърдено и то остава значително различно от стойността, получена от близката Вселена. Това е едновременно проблем и забележително откритие: то потвърждава така нареченото "напрежение на Хъбъл", което оспорва модела, който използваме за описване на космоса.

Космологичният телескоп Атакама (ACT). Кредит: Wikimedia Commons

Наблюденията на ACT също така изключват много от така наречените разширени модели – теоретични алтернативи на стандартния космологичен модел. Това е друг "проблем", тъй като стеснява обхвата на възможностите, но също така представя нова, по-чиста отправна точка: време е да се спре търсенето на тези модели и да потърсят други.

Не на последно място, ACT предоставя нови поляризационни карти на космическия микровълнов фон – "фосилната светлина" на Вселената – които допълват температурните карти на Планк, но с много по-висока резолюция.

За първи път нов експеримент достига същото ниво на наблюдателни възможности като на спътника "Планк"

Сателитът "Планк", управляван от Европейската космическа агенция (ЕКА), бе изстрелян през 2009 г. с цел картографиране на космическия микровълнов фон (CMB) с изключително висока прецизност. Космолозите често описват това лъчение като "фосилната светлина" на Вселената, излъчвана по време на най-ранните етапи на космическата еволюция. Неговите наблюдения позволяват на учените да реконструират състава, възрастта и геометрията на първичната Вселена.

"Планк" бе знакова мисия, но остави някои празнини – няколко от които вече са запълнени благодарение на работата на ACT. За разлика от Планк, който бе спътник в орбита, ACT е наземен телескоп, разположен на около 5000 метра надморска височина в пустинята Атакама в Чили. Докато "Планк" се фокусира главно върху измерването на температурата на космическия микровълнов фон, ACT наблюдава и неговата поляризация – особено в това последно издание на данни.

Космологичното напрежение е потвърдено

Един от най-важните резултати на ACT досега е потвърждаването на едно от най-големите главоболия в космологията днес: така нареченото напрежение на Хъбъл.

Казано по-просто: знаем, че Вселената се разширява и можем да оценим текущата ѝ скорост на разширяване (също така научихме, че това разширяване се ускорява) от наблюдения. Проблемът е, че стойността, изведена с помощта на данни от изключително далечни епохи като космическия микровълнов фон, се различава от стойността, получена чрез наблюдение на много по-близки астрономически обекти.

"Нашите нови резултати показват, че константата на Хъбъл, изведена от данните от ACT за космическия микровълнов фон, съвпада с тази от "Планк" – не само от температурните данни, но и от поляризацията, което прави несъответствието на Хъбъл още по-стабилно", обяснява Колин Хил (Colin Hill), космолог в Колумбийския университет и съ-водещ на една от публикациите.

"Това може да звучи като още по-голям проблем, но всъщност е ключово откритие: учените вече знаят, че наистина има проблем с модела, който използваме, за да опишем Вселената, приемайки, че скоростта на разширяване, измерена от близки обекти, остава непроменена."

Космическия микровълнов фон (CMB). Кредит: NASA/Goddard/WMAP

Разширените модели "не издържат теста"

ACT отива по-далеч, казвайки, че "имаме проблем". През последните десетилетия, именно поради напрежението на Хъбъл, са предложени много "разширени" версии на стандартния модел, за да се опитат да разрешат несъответствието.

В една от трите нови статии, водена от Ерминия Калабрезе (Erminia Calabrese) - космолог в Кардифския университет, член на колаборацията ACT, основните разширени модели ("има около 30", отбелязва тя) са тествани спрямо новите данни.

Резултатът?

"Изчезнаха", признава Калабрезе, добавяйки: "Оценихме ги напълно независимо. Не се опитвахме да ги опровергаем, а само да ги изучим. И резултатът е ясен: новите наблюдения, в нови мащаби и в поляризация, на практика премахнаха възможностите за този вид упражнения."

Отново, отхвърлянето на набор от теории, целящи да решат даден проблем, може да не звучи вълнуващо. "Това наистина малко свива теоретичнив "пясъчник"", признава Калабрезе. Но това е добра новина: означава почистване на къщата, стесняване на жизнеспособните пътища напред и повече не изразходване на енергия за очевидно задънени улици.

По-ясни карти

С това последно издание на ACT, учените са получили много по-рязко изображение на "младата" вселена от това, предоставено от "Планк". "Това е главно защото ACT има по-голям диаметър – шест метра в сравнение с един и половина метра на "Планк" – и детайлността се увеличава с размера на огледалото", обяснява Сигурд Нейс (Sigurd Naess) от Университета в Осло, един от водещите автори на изследването.

"Но това е и защото изображенията на поляризираната светлина, получени от ACT, са много по-чувствителни от тези на "Планк"."

Една от трите нови статии представя тази нова карта, докато друга компресира тези карти в ъглови спектри на мощност, които са от решаващо значение за космологичните изследвания.

Това не означава, че резултатите на "Планк" вече са остарели. Напротив, според учените, "истинското значение на новите данни е, че те допълват предишните и заедно допринасят за една изключително богата обобщена картина".

Далеч от края на проект, шестото и последно публикуване на данни на ACT бележи ново начало – такова, което се надяваме да ни доближи до разбирането на нашата вселена и разрешаването на някои от най-големите ѝ оставащи мистерии.

"Искаме общността да продължи да използва и изследва тези данни", казва Калабрезе.

"Предоставихме първата интерпретация, в която имаме голям опит след години работа по този инструмент. Сега с удоволствие предаваме данните на общността за бъдещи и текущи изследвания."

Справка: Sigurd Naess, et al. The Atacama Cosmology Telescope: DR6 maps, Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (2025). On arXiv: arxiv.org/abs/2503.14451

Thibaut Louis, et al. DR6 power spectra, likelihoods and ΛCDM parameters, Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (2025). On arXiv: arxiv.org/abs/2503.14452

Erminia Calabrese, et al. DR6 constraints on extended cosmological models, Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (2025). On arXiv: arxiv.org/abs/2503.14454

Източник: Endings and beginnings: Atacama Cosmology Telescope releases its final data, shaping the future of cosmology, SISSA Medialab

Още по темата

01/09/2025

Космос

Нов модел показва как реалната структура на Вселената разрешава космологичните загадки

26/08/2025

Физика

Произвеждащи тъмна енергия черни дупки определят масата на неутриното

10/07/2025

Космос

Земята е в гигантска празнина. Това може да е решение на кризата в космологията

15/04/2025

Космос

Открита е липсващата половина от водороден газ във Вселената. Първи автор на статията е българка