Международная группа астрономов, среди которых учёные из университета Кардиффа, показала самые ясные и точные изображения ранней Вселенной. Полученные с помощью телескопа ACT в Чили данные позволяют увидеть период спустя 380 тысяч лет после Большого взрыва – когда Вселенная была ещё совсем юной.
Исследование ACT основано на анализе космического микроволнового фона, который дошел до Земли после путешествия более 13 миллиардов лет. Ученые изучили интенсивность и поляризацию этого света, что позволило с unprecedented точностью восстановить процессы формирования первых звезд и галактик.
Новые сведения подкрепляют классическую концепцию мироздания.
Анализ CMB с высоким разрешением помог исследователям подтвердить стандартную модель Вселенной, исключив множество альтернативных теорий. Результаты исследования были представлены на ежегодной встрече Американского физического общества 19 марта 2025 года и направлены на публикацию в журнал. Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.
Профессор Эрминия Калабрезе, занимающая пост директора по исследованиям Школы физики и астрономии Кардиффского университета и являющаяся главным автором одного из исследований, заявила: Новые изображения дают возможность с большой точностью восстановить процессы, послужившие основой формирования сложных космических конструкций, таких как наша планета и звёздные скопления, виденные нам ночью. «.
Масштабы Вселенной и ее состав
Новые данные показывают, что наблюдаемая Вселенная простирается на 50 миллиардов световых лет от Земли во всех направлениях и содержит массу, равную 1 900 «зетта-солнцам» (ближе к двум триллионам триллионов солнц). Из этой массы лишь 100 зетта-солнц приходится на обычную материю, которую можно наблюдать и измерять. Три четверти обычной материи составляют водород, а четверть — гелий. Элементы, из которых состоят люди, такие как углерод, кислород, азот, железо и даже следы золота, образовались позднее в звездах и составляют лишь небольшую часть этого «космического супа».
Остальная часть Вселенной образована темной материей (500 зетта-солнц) и темной энергией (1300 зетта-солнц), которая влияет на пустое пространство и вызывает ускорение расширения Вселенной.
Урегулирование разногласий по вопросу скорости расширения Вселенной.
Исследование стремилось изучить альтернативные модели Вселенной, способные объяснить разницу в измерениях постоянной Хаббла — скорости расширения пространства. Измерения по данным реликтового излучения показывают значение постоянной Хаббла в диапазоне 67–68 км/с/Мпк, тогда как наблюдения за движением ближайших галактик указывают на более высокое значение — 73–74 км/с/Мпк.
Результаты нового исследования ACT показали меньшее значение постоянной Хаббла с большей точностью. Мы изучили несколько моделей, предлагающих более высокую скорость расширения, но новые данные их не подтвердили. «, — добавила профессор Калабрезе.
Уточнение возраста Вселенной
Новые измерения позволили уточнить возраст Вселенной, который теперь оценивается в 13,8 миллиардов лет с погрешностью 0,1%. Для этого использовали уникальные фильтры, разработанные группой астрономической инструментации Кардиффского университета.
Завершение миссии ACT и будущие проекты
После завершения наблюдений телескопом ACT в 2022 году ученые переключают внимание на новый проект — Simons Observatory, размещающийся в той же области Чили. Это станет новым шагом в изучении CMB для команды из Кардиффского университета.
«Радует наблюдать успешное завершение работы ACT. «, — сказала профессор Калабрезе. «Данные подтверждают нашу стандартную модель космологии, исключая множество альтернативных теорий. «.
Работа над исследованием длилась много лет и включала вклад учёных и студентов Кардиффского университета. ACT послужил моим исследовательским центром в процессе написания докторской диссертации. Участие в этом проекте было невероятно интересным и дало глубокое понимание вселенной. «.
Эти открытия расширяют наши знания о первоначальной Вселенной и указывают на возможности для новых исследований, способных разгадать тайны темной материи, темной энергии и зарождения всего сущего.