Как узнать возраст Вселенной?

Вселенной около 13,8 миллиардов лет, но откуда мы это знаем?

Анализируя свет, мы можем определить приблизительный возраст Вселенной. (Изображение предоставлено Константином Джонни через Getty Images)

В космическом вакууме разбросаны звезды, галактики, звездные остатки и другие объекты, которым миллиарды и миллиарды лет. Возраст вселенная сейчас считается, что ему около 13,8 миллиардов лет — почти непостижимо. Но откуда мы это знаем?

Мы можем определить возраст Вселенной (в некоторой степени), анализируя свет и другие типы излучения, идущего из глубокого космоса, но ученые не всегда соглашались с возрастом Вселенной, и они продолжают уточнять ответ по мере повышения уровня телескопов.

В 1920-х годах астроном Эдвин Хаббл придумал способ выяснить взаимосвязь между расстоянием до объекта, основываясь на том, сколько времени требуется свету, чтобы достичь его. Земля, и как быстро он удаляется от нас, в зависимости от того, сколько света из отдаленных мест сместилось в красную сторону или сместилось к низкоэнергетическому (или более красному) концу спектра. электромагнитный спектр.

Этот показатель, теперь известный как постоянная Хаббла, описывает расширение Вселенной в разных местах. Согласно с НАСА (opens in new tab) , постоянная Хаббла выше для объектов, которые находятся дальше, и наоборот, что позволяет предположить, что расширение Вселенной ускоряется. Одним из следствий этого открытия является то, что предполагаемый возраст Вселенной труднее доказать.

Сейчас считается, что Вселенной около 13,8 миллиардов лет. Это определили разные группы ученых, которые объявили о своих выводах в 2020 году после переоценки данных космического корабля «Планк» Европейского космического агентства и анализа данных космологического телескопа Атакама (ACT) в Чили. Это примерно на 100 миллионов лет старше предыдущей оценки, которая была определена на основе данных, полученных с космического корабля «Планк» в 2013 году. Большой взрыв. Объединив эти данные с существующими моделями того, как быстро появлялись различные типы материи и небесных объектов после того, как все началось, ученые смогли оценить, как далеко назад произошло это взрывное рождение Вселенной.

Ученые считают, что свет от реликтового излучения появился через 400 000 лет после Большого взрыва.Вселенная начиналась как раскаленная плазма, в которой световые пучки, или фотоны, были присоединены к электронам. В конце концов он достаточно остыл, чтобы фотоны отделились от электронов, покинули плазму и рассеялись по космосу, сформировав то, что сейчас известно как реликтовое излучение. Таким образом, измеряя, насколько далеко находится такой рассеянный свет, ученые получают оценку того, сколько лет Вселенной.

«Чем больше расстояние, которое мы измеряем, до самого последнего времени рассеяния фотонов, тем старше возраст Вселенной, поскольку реликтовому излучению приходилось преодолевать большее расстояние, чтобы добраться до нас», — сказал он. Стив Чой (opens in new tab) , научный сотрудник Национального научного фонда по астрономии и астрофизике в Корнельском университете. «Это заняло бы больше времени, а значит, более старший возраст».

Согласно более новой оценке в 13,8 миллиарда лет, объявленной в 2020 году, Симона Айола (opens in new tab) , научный сотрудник Центра вычислительной астрофизики Института Флэтайрон в Нью-Йорке, возглавил группу ученых, которые повторно исследовали космический микроволновый фон с помощью ACT, согласно их исследованию, опубликованному в Журнал космологии и физики астрочастиц (откроется в новой вкладке).

«Хотя эти карты охватывают меньшую область, чем карты, выпущенные командой Planck, их улучшенное разрешение позволяет проводить более точные измерения», — сказал Айола Live Science. «Наши наблюдения обеспечивают независимое измерение неба CMB, которое можно сравнить с измерением, сделанным командой Планка».

Связанные тайны

Айола и его коллеги совершили прорыв, получив возможность наблюдать реликтовое излучение в меньшем масштабе, чем когда-либо, поэтому они смогли увидеть гораздо больше деталей и нарушений, которые рассказали о том, что происходило в ранней Вселенной и как далеко назад произошли эти явления. Это было возможно, потому что ACT очень чувствителен. Сравнив эти высокоточные карты с существующими прогнозами возраста Вселенной, команда пришла к выводу, что возраст составляет 13,8 миллиарда лет.

Аналогичное исследование с космологическим телескопом Атакама под руководством Чоя, в соавторстве с Айолой и опубликовано в Журнал космологии и физики астрочастиц (opens in new tab) в 2020 году — также обнаружено, что Вселенной было около 13,8 миллиардов лет.

Возможно ли, что Вселенная еще старше? Может быть. По мере того, как телескопы становятся все более совершенными, они могут заглянуть в прошлое дальше, чем мы когда-либо могли себе представить, и найти что-то, что изменит все, что, как мы думали, мы знали.

Автор

Элизабет Рейн — автор статей для Live Science. Ее работы появились в SYFY WIRE, Forbidden Futures, Grunge и Den of Geek. Она имеет степень бакалавра искусств в области английской литературы Университета Фэрфилда в Коннектикуте и степень магистра письма на английском языке в Университете Фордхэма, и больше всего любит писать о космосе, а также о биологии, химии, физике, археологии и палеонтологии.

Подробнее о космосе

Новая интерактивная карта Вселенной — разноцветный кусочек космического пирога

Жуткий зеленый огненный шар обнаружен за несколько часов до того, как глубокой ночью он врезался в озеро Онтарио.