Після п’яти років безперервних спостережень за небом Атакамський космологічний телескоп (ACT) створив найдетальнішу карту космічного мікрохвильового фону (CMB) – слабкого світла, що заповнює Всесвіт із часів, коли йому було лише 380 000 років після Великого вибуху.

Що це означає? Тепер ми маємо більш точні дані про масу Всесвіту, його розміри та темпи розширення. Однак головна загадка космології – константа Хаббла – залишається нерозв’язаною.

Результати дослідження опубліковані у трьох препринтах на arXiv та вебсайті Прінстонського університету.

“Ми спостерігаємо перші кроки до утворення зірок і галактик”, – зазначає фізик Сюзан Стеггс із Прінстонського університету (США).

“Ми бачимо не лише світло і темряву, а й поляризацію світла з високою роздільною здатністю. Це відрізняє ACT від телескопа Planck та попередніх досліджень.”

Як було отримано цей знімок?

Ми не можемо побачити сам Великий вибух. Ранній Всесвіт був заповнений густим, непрозорим туманом іонізованої плазми, яка розсіювала будь-які фотони. Лише через 380 000 років після Великого вибуху почався процес рекомбінації, під час якого вільні частинки об’єдналися в нейтральний газ – переважно водень.

Саме тоді світло змогло вперше вільно поширюватися у просторі. Це випромінювання, яке ми спостерігаємо сьогодні як космічний мікрохвильовий фон (CMB), стало ключем до розуміння раннього Всесвіту.

Через 13,4 мільярда років CMB надзвичайно слабкий, тому для його дослідження потрібно багато часу і складний аналіз.

Нові деталі про склад Всесвіту

Дані ACT показали, що спостережуваний Всесвіт простягається майже на 50 мільярдів світлових років у всі боки і містить масу, еквівалентну 1 900 “зетта-сонць” (близько 2 трильйонів трильйонів Сонць).

Більшість цієї маси – невидима:

• Лише 100 зетта-сонць складають звичайну матерію (всі зірки, планети, газ, пил і чорні діри).
• З них 75 зетта-сонць – це водень, 25 – гелій, а всі інші елементи мають мізерну частку.
• Ще 500 зетта-сонць припадає на загадкову темну матерію.
• Решта 1 300 зетта-сонць – це темна енергія, що прискорює розширення Всесвіту.

Константа Хаббла: загадка розширення Всесвіту

Константа Хаббла визначає швидкість розширення Всесвіту. Проблема в тому, що різні методи дають суперечливі результати:

• Дослідження далекого Всесвіту (на основі CMB) показують швидкість 67-68 км/с на мегапарсек.
• Вимірювання ближчого Всесвіту (на основі спалахів наднових) дають значення 73-74 км/с на мегапарсек.

Нові дані ACT дали значення 69,9 км/с на мегапарсек, що узгоджується з попередніми вимірами CMB, але не пояснює розбіжності між методами.

“Ми очікували знайти хоча б часткові пояснення цієї напруги, але дані цього не показали”, – зазначає Стеггс.

Це означає, що або нам бракує якогось ключового елемента, або Всесвіт ще дивніший, ніж ми припускали.

Проте нова карта CMB – це ще один крок до розгадки та свідчення неймовірної наполегливості науки у пошуку відповідей.

“Ми можемо бачити крізь всю космічну історію”, – підсумовує астрофізик Джо Данлі з Прінстонського університету. “Від нашого Чумацького Шляху до найдавніших моментів Всесвіту.”