Екип изследователи, изучаващи неопределеност, свързана с феномен, наречен космическо двойно пречупване, е разработил метод за намаляване на несигурностите в своите наблюдателни измервания. Това изследване е първото, което количествено разглежда този проблем за ъгъла на двойното пречупване на поляризацията на светлината от космическия микровълнов фон.
Това е ключова наблюдателна статистика, която може да предостави улики за неизвестни физически теории, които нарушават ляво-дясната симетрия на Вселената, и за разбирането на тъмната материя и тъмната енергия.
Космическото микровълново фоново лъчение (CMB), сиянието от Големия взрив, съдържа важна информация за най-ранните моменти от съществуването на Вселената. Последните наблюдения са открили доказателства за фино въртене в поляризацията на тази древна светлина – феномен, наречен космическо двойно пречупване.
Смята се, че това въртене крие неизвестни елементарни частици, наречени аксиони. Точното измерване на ъгъла на въртене на космическото двойно пречупване (ъгълът на двойно пречупване) е важно за разкриване на основната неизвестна физическа теория. Ъгълът на въртене може да бъде изследван чрез измерване на амплитудата на сигнал, наречен CMB EB корелация (вижте фигурата по-долу). Предишни измервания са показали, че тя е приблизително 0,3 градуса.
Теоретично изчислени EB корелации. Сигналът за EB корелация е сходен за всички показани тук ъгли на въртене и е почти неразличим (горната фигура). Увеличаването на най-лявата област на горната фигура (обозначена със стрелката) обаче разкрива разлики във формата на сигнала (долната фигура). Кредит: Naokawa et al.
Изследователски екип, ръководен от докторанта Фумихиро Наокава (Fumihiro Naokawa) от Факултета по природни науки на Университета в Токио, заедно с доцент Тошия Намикава (Toshiya Namikawa) от Института за физика и математика на Вселената "Кавли" (Kavli IPMU, WPI), провеждат подробно проучване на несигурностите, свързани с космическото двойно пречупване. Проучването установява, че ъгълът на въртене може да е по-голям от предварително съобщената стойност от около 0.3 градуса.
"Може ли да кажете кой ден е, само като погледнете часовника си? Не, не можете. За да определите датата от стрелките на часовника, трябва да знаете колко пъти са се завъртели стрелките от определена референтна дата и час. В научна терминология ситуация като тази на стрелките на часовника – при която наблюдението само на текущото състояние не разкрива колко завъртания са се случили в миналото – се описва като "360-градусова фазова неяснота"."
"Подобно на часовник, реликтовото лъчение, което можем да наблюдаваме, е само в текущото си състояние. Следователно, ъгли на въртене като 0.3 градуса, 180.3 градуса и 360.3 градуса би трябвало да са неразличими. Това означава, че ъгълът на двойно пречупване има фазова неяснота от 180 градуса", обяснява Наокава.
Изследователите са разработили начин за разрешаване на тази неяснота, след като откриват, че формата на EB корелационния сигнал може да кодира информация за това колко завъртания е претърпяла посоката на поляризация. Разглеждането на детайлите на EB корелацията би могло да разреши тази неяснота.
Методът за намаляване на неопределеността, разработен от изследователите, ще осигури техника за бъдещи наблюдения на космическото двойно пречупване, използвайки високопрецизни данни, и за проверка на основните физически теории.
Освен това екипът е открил наскоро, че когато се вземе предвид фазовата неопределеност, космическото двойно пречупване влияе и върху друг вид CMB сигнал, наречен EE корелация. EE корелацията е ключова наблюдаема величина, използвана за определяне на "оптичната дълбочина" на Вселената, която може да се използва за изследване на космическата рейонизация. В резултат на това това откритие може да изисква ревизии на предишни измервания на оптичната дълбочина.
Universal profile for cosmic birefringence tomography with radio galaxies. Fumihiro Naokawa https://arxiv.org/abs/2504.06709
— AstroArxiv (@astroarxiv.bsky.social) April 10, 2025 at 12:42 PM
[image or embed]
В отделна статия, публикувана също в Physical Review Letters на 27 януари, авторът Наокава изследва методи за преодоляване на грешки, генерирани от самия телескоп при наблюдение на космическо двойно пречупване. Той открива нов метод за потвърждаване на феномена, използвайки специфични видове небесни обекти, включително радиогалактики, захранвани от свръхмасивни черни дупки, което може да помогне на бъдещите изследователи да разкрият природата на тъмната енергия.
Справка:
- Fumihiro Naokawa, Toshiya Namikawa, Kai Murai, Ippei Obata, Kohei Kamada. nπ Phase Ambiguity of Cosmic Birefringence. Physical Review Letters, 2026; 136 (4) DOI: 10.1103/6z1m-r1j5
- Fumihiro Naokawa. Universal Profile for Cosmic Birefringence Tomography with Radio Galaxies. Physical Review Letters, 2026; 136 (4) DOI: 10.1103/srfg-9fdy
Източник: Researchers uncover clue to explain the Universe’s symmetry, IPMU.
Още по темата
Физика
Гордиевият възел на космологията - асиметрията на материята и антиматерията - може да бъде разсечен
Физика
Аксионната тъмна материя може да направи вълни в пространство-времето
Космос
Намек за нова физика в поляризираното лъчение от ранната Вселена (видео)
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
Niko Kolev
"Ад" на Данте описва удар на астероид 500 години преди съвременната наука
dolivo
10-годишно момиче открива рядък мексикански аксолотъл. Какво знаем за тези животни
dolivo
Хората с тъмни черти на характера са естествено склонни към лидерски роли, установява ново проучване
Цветан Радев
Хората с тъмни черти на характера са естествено склонни към лидерски роли, установява ново проучване