Нови снимки от ранното детство на Вселената задълбочават една космическа мистерия

Въпросите за скоростта на космическото разширение продължават да съществуват, но стандартният космологичен модел остава валиден

Ваня Милева Последна промяна на 20 март 2025 в 00:00 1536 0

Изследванията на колаборацията Atacama Cosmology Telescope (ACT) доведоха до най-ясните кадри от ранното детство на Вселената. Вляво е част от ново изображение на половин небе, в което три дължини на вълната на светлината са комбинирани, за да подчертаят

Кредит ACT Collaboration
Изследванията на колаборацията Atacama Cosmology Telescope (ACT) доведоха до най-ясните кадри от ранното детство на Вселената. Вляво е част от ново изображение на половин небе, в което три дължини на вълната на светлината са комбинирани, за да подчертаят Млечния път (лилаво) и космическия микровълнов фон (сиво). Вдясно, близък план на мъглявината Орион.

Най-ясните досега изображения на ранното детство на Вселената - най-ранното космическо време, достъпно засега за хората, са произведени от ново изследване от колаборацията Atacama Cosmology Telescope (ACT). Изследователите са публикували изображенията и са представили резултатите си на годишната конференция на Американското физическо общество на 19 март 2025 г.

Измервайки светлината, която е пътувала повече от 13 милиарда години, за да достигне до телескоп високо в чилийските Анди, новите изображения разкриват Вселената такава, каквато е била на около 380 000 години - много скоро след Големия взрив.

"Виждаме първите стъпки към създаването на най-ранните звезди и галактики", заявява Сюзън Стагс (Suzanne Staggs), директор на ACT и Хенри де Уолф Смит (Henry deWolf Smyth), професор по физика в Принстънския университет. "И ние не виждаме само светлина и тъмнина, ние виждаме поляризацията на светлината във висока разделителна способност, която е определящ фактор, отличаващ ACT."

Инфографика, показваща разширяването на Вселената от Големия взрив, като космическият микровълнов фон се вижда малко след Големия взрив. Цветната лента в тази илюстрация показва периода от време в историята на Вселената, който новите изображения улавят. Кредит: Lucy Reading Ikkanda, Simons Foundation

Новите снимки на това фоново лъчение, известно като космически микровълнов фон (CMB), добавят по-висока дефиниция към тези, наблюдавани преди повече от десетилетие от космическия телескоп "Планк".

"ACT има пет пъти по-голяма разделителна способност от тази на Планк и по-голяма чувствителност", обяснява Сигурд Наес (Sigurd Naess), изследовател в университета в Осло и бивш гостуващ изследовател в Принстън, който е водещ автор на една от няколкото статии, които сат представени заедно с изображенията. "Това означава, че слабият поляризационен сигнал вече се вижда директно."

Поляризационното изображение разкрива детайлното движение на водорода и хелиевия газ в космическото детство.

"Преди можехме да виждаме къде са нещата, а сега виждаме и как се движат", коментира Стагс. "Подобно на използването на приливи и отливи, за да заключим присъствието на луната, движението, проследено от поляризацията на светлината, ни казва колко силно е било привличането на гравитацията в различни части на космоса."

Фигурата показва поляризационни вектори, насложени върху обща карта на интензитета. При поляризацията ACT напълно доминира. Няма ясно визуално съответствие между интензитетът и поляризационните полета. Кредит: The Atacama Cosmology Telescope: DR6 Maps; Sigurd Naess et al.

Тези черни поляризационни линии в ACT се използват, за да се определи колко радиална (синя) или тангенциална (червена) поляризация има около всяко място в небето. Кредит: ACT

През първите няколкостотин хиляди години след Големия взрив, първичната плазма, която е изпълвала Вселената, е била толкова гореща, че светлината не е можела да се разпространява свободно, правейки Вселената ефективно непрозрачна. CMB представлява първия етап от историята на Вселената, който можем да видим.

Новите изображения дават забележително ясна представа за много фини вариации в плътността и скоростта на газовете, изпълнили младата Вселена. Това, което изглежда като мъгливи облаци в интензивността на светлината, са повече или по-малко плътни региони в море от водород и хелий - хълмове и долини, които се простират на милиони светлинни години. През следващите милиони до милиарди години гравитацията издърпа по-плътните газови области навътре, за да изгради звезди и галактики.

Тези подробни изображения на новородената вселена помагат на учените да отговорят на дългогодишни въпроси за произхода на Вселената.

"Като погледнем назад към онова време, когато нещата са били много по-прости, можем да съберем заедно историята за това как нашата вселена се е развила до богатото и сложно място, в което се намираме днес", отбелязва Джо Дънкли (Jo Dunkley), професор по физика и астрофизични науки в Принстънския университет и ръководител на анализа на ACT.

"Измерихме по-точно, че наблюдаваната Вселена се простира на почти 50 милиарда светлинни години във всички посоки от нас и съдържа толкова маса, колкото 1900 "зета-слънца" (zetta-suns), или почти 2 трилиона трилиони слънца", каза Ерминия Калабрезе (Erminia Calabrese), професор по астрофизика в Кардифския университет, бивш постдокторант на Spitzer в Принстън и водещ автор на един от новите доклади, представени на конференцията. От тези 1900 зета-слънца масата на нормалната материя - видът, който можем да видим и измерим - съставлява само 100. Други 500 зета-слънца с маса са мистериозна тъмна материя, а еквивалентът на 1300 е доминиращата вакуумна енергия (наричана още тъмна енергия) на празното пространство.

Ново изображение на космическо микровълново фоново лъчение (изображение на половин небе вляво, близък план вдясно) добавя висока разделителна способност от "космологичния телескоп Атакама" към по-ранно изображение от сателита "Планк". Оранжевото и синьото представляват повече или по-малко интензивно излъчване, разкриващо нови характеристики в плътността на Вселената. Млечният път се появява като червена лента в изгледа на половината небе. Кредит: ACT Collaboration; ESA/Planck

"Нашият стандартен космологичен модел току-що премина през най-строгия набор от тестове и изглежда много стабилен", подчертава Дейвид Спергел (David Spergel), професор по астрономия в Принстън и ръководител на анализа в изследването. "Тествахме го за нова физика по много различни начини и не виждаме доказателства за някакви новости."

При изследването на небето ACT също е видял светлина, излъчвана от други обекти в космоса.

"Можем да видим далеч назад във времето през космическата история", отбелязва Дънкли, "от нашия собствен Млечен път, от минали далечни галактики, съдържащи огромни черни дупки, и огромни галактически купове, чак до това време на ранна детска възраст."

ACT завършва своите наблюдения през 2022 г. и сега вниманието се насочва към новата, по-способна обсерватория Simons на същото място в Чили. ACT споделя публично данни в архива LAMBDA на НАСА.

Справка:

  1. The CMB maps: Næss, Guan, Duivenvoorden, Hasselfield, Wang et al, 2025.
  2. The CMB power spectra and fitting to LCDM: Louis, La Posta, Atkins, Jense et al, 2025.
  3. Constraints on extensions to LCDM: Calabrese, Hill, Jense, La Posta, et al., 2025.

Източник: New high-definition images released of the baby universe, Liz Fuller-Wright, Office of Communications, Princeton University

Виж още за:
    Най-важното
    Всички новини

    Още от Космос

    Коментари

    За писането на коментар е необходима регистрация.
    Моля, регистрирайте се от TУК!
    Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

    Няма коментари към тази новина !