JCAP: в нашем понимании Вселенной есть что-то «совершенно неправильное»

Фото из открытых источников

С октября 2007 года до середины 2022 года Атакамский космологический телескоп (ACT) исследовал Вселенную в миллиметровом и микроволновом диапазонах. Он открыл самое экстремальное скопление галактик и множество других необычных объектов, хотя его основной задачей всегда было изучение реликтового излучения (РКФ). Три статьи с результатами нового исследования недавно были опубликованы в журнале Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.

Это световое эхо Большого взрыва, первый свет, свободно распространявшийся по Вселенной. Этот реликт имеет решающее значение для нашего понимания Вселенной, и теперь команда ACT опубликовала окончательный отчет с данными, подтверждающий, что в нашем понимании Вселенной есть что-то серьёзно неверное.

Суть всего этого — постоянная Хаббла, важнейший параметр, выражающий скорость расширения современной Вселенной. Её можно измерить несколькими способами. Один из самых важных — это измерение расстояний и скоростей разбегания множества галактик в ближайшей Вселенной. Эту же величину можно получить из реликтового излучения (РКМФ). Существуют и другие методы, но эти два обеспечивают наивысшую точность, и здесь возникает серьёзная проблема. Они дают два разных числа!

Это известно как напряжение Хаббла . Любой подход к его измерению в идеале должен давать примерно одинаковое значение (по крайней мере, в пределах погрешности измерений). Однако звёздный метод и метод реликтового излучения дают два значения, не перекрывающихся друг с другом. Данные реликтового излучения получены со спутника Европейского космического агентства «Планк», и ACT только что подтвердил эти результаты.

«Наши новые результаты показывают, что постоянная Хаббла, выведенная из данных ACT CMB, согласуется с постоянной, полученной с помощью Planck, не только по данным о температуре, но и по поляризации, что делает расхождение с данными Хаббла еще более существенным», — заявил Колин Хилл, космолог из Колумбийского университета и один из руководителей одной из статей.

Один из способов, которым астрономы пытались разрешить это противоречие, — предложить теоретические альтернативы стандартной модели космологии. Они известны как расширенные модели. Они получили такое название, поскольку данные ACT показывают, что 30 основных расширенных моделей не имеют под собой никакой поддержки.

«Они исчезли», — добавила Эрминия Калабрезе, космолог из Кардиффского университета, возглавлявшая это исследование. «Мы оценивали их совершенно независимо. Мы не пытались их уничтожить, а лишь изучить. И результат очевиден: новые наблюдения в новых масштабах и с новой поляризацией практически устранили возможность подобных экспериментов».

Поляризация — это свойство света. Свет поляризован, если его электромагнитное поле колеблется в определённом направлении. Поляризация реликтового излучения очень важна, поскольку она даёт новые знания о ранней Вселенной, которые невозможно получить, изучая реликтовое излучение. Она также позволяет лучше и точнее проверять космологические модели. ACT обеспечила значительное улучшение карт поляризации.

«Это в основном связано с тем, что диаметр ACT больше — шесть метров по сравнению с полутора метрами у Planck, — а резкость возрастает с увеличением размера зеркала», — пояснил Сигурд Нейсс из Университета Осло, один из авторов статьи. «Но это также связано с тем, что изображения поляризованного света, получаемые ACT, гораздо более чувствительны, чем у Planck».

Это не означает, что данные «Планка» устарели, скорее наоборот. Они дополняют друг друга и опираются друг на друга. Результаты этой работы расширяют наши знания о самых ранних этапах существования Вселенной, поскольку реликтовое излучение было испущено всего через 380 000 лет после Большого взрыва. Вопросы остаются и кажутся серьёзными, но результаты впечатляют.