Сколько лет нашей Вселенной? Точный ответ может потребовать нового открытия в космологии, говорят ученые

Большой взрыв, концептуальное изображение. Компьютерная иллюстрация, представляющая происхождение Вселенной. Термин . [+] Большой взрыв описывает начальное расширение всей материи во Вселенной из бесконечно компактного состояния 13,7 миллиардов лет назад. Начальные условия неизвестны, но менее чем через секунду после начала температура достигла триллионов градусов Цельсия, а первичная Вселенная была намного меньше атома. С тех пор он расширяется и охлаждается. Материя сформировалась и слилась в галактики, которые, по наблюдениям, удаляются друг от друга. Фоновое излучение во Вселенной считается остатком Большого взрыва.

Вселенной 13,77 миллиардов лет.

К такому выводу пришла группа астрономов, работающих на высоте 17 030 футов/5 190 метров над чилийской пустыней Атакама, используя телескоп для обнаружения самого старого источника света во Вселенной.

Плюс-минус 40 миллионов лет, то есть.

Спутник Европейского космического агентства «Планк» измерил остатки Большого взрыва с 2009 по 2013 год и получил такое же число — 13,77 миллиарда лет.

В 2019 году исследовательская группа, измерившая движения галактик, подсчитала, что Вселенная может быть на сотни миллионов лет моложе.

Так кто прав? Почему разные методы измерения расширения Вселенной дают разные результаты?

Это новое измерение, сделанное с помощью Атакамского космологического телескопа Национального научного фонда (ACT), может показаться подтверждающим расчет Планка.

БОЛЬШЕ ДЛЯ ВАС

Магия на 100 миллионов долларов: почему Бруно Марс и другие звезды бросают своих менеджеров

Десять лучших бизнес-книг на 2022 год

Потребительский спрос высок, но покупатели ожидают больших скидок?

Однако это может свидетельствовать о том, что астрономы находятся на пороге нового открытия в космологии, которое может изменить наше понимание того, как устроена Вселенная.

Почему? Давайте посмотрим, что было обнаружено — и как.

Опубликовано в Журнал космологии и физики астрочастиц, это новое исследование подтверждает цифру в 13,77 миллиарда лет. «Теперь мы нашли ответ, в котором Planck и ACT согласны», — сказала Симона Айола, исследователь Центра вычислительной астрофизики Института Флэтайрон и первый автор одной из двух статей. «Это говорит о том, что эти сложные измерения надежны».

Космологический телескоп Атакама Национального научного фонда (ACT), телескоп диаметром шесть метров. [+] на Серро-Токо в пустыне Атакама на севере Чили.

М. Девлин. — М. Девлин, Пенсильванский университет CC BY-SA 4.0

Чтобы вычислить возраст Вселенной, нужно выяснить, насколько быстро она расширяется.

Эта цифра известна как постоянная Хаббла, названная в честь наблюдения американского астронома Эдвина Хаббла в 1920-х годах о том, что галактики удаляются от Земли.

Чтобы выяснить, насколько быстро это происходит, необходимо выбрать точки опоры света в ночном небе, такие как звезды, галактики и шаровые скопления. Это известно как лестница космических расстояний — вы начинаете с близкого расстояния и продвигаетесь дальше во Вселенную, хотя вы всегда смотрите только на объекты, которые возникли через миллиарды лет после самой Вселенной.

Это так называемые местный Измерения Вселенной.

Эти локальные измерения, как правило, приводят к расчетам большей постоянной Хаббла, а это означает более быстрое движение и, следовательно, более молодую Вселенную.

Новое исследование, проведенное Планком, измеряет свет от далекий Вселенная. Остаточное излучение Большого взрыва — самый старый свет в природе — называется космическим микроволновым фоном (CMB).

Реликтовое излучение — это слабое свечение света — очень длинноволновое микроволновое излучение, которое заполняет Вселенную и является убедительным доказательством теории Большого взрыва.

Это намного ближе к происхождению Вселенной, чем звезды и галактики.

Реликтовое излучение — это снимок самого старого света в нашем космосе, отпечатавшегося на небе, когда Вселенная была . [+] всего 380 000 лет. Он показывает крошечные флуктуации температуры, которые соответствуют областям с несколько иной плотностью, представляя зачатки всей будущей структуры: звезды и галактики сегодняшнего дня. Это изображение основано на данных из выпуска Planck Legacy, последнего выпуска данных миссии, опубликованного в июле 2018 года.

Разрешив реликтовое излучение с более высоким разрешением, чем когда-либо, астрономы, участвовавшие в этом последнем исследовании, смогли тщательно изучить изменения в поляризации его света. Они использовали интервал между этими вариациями, чтобы рассчитать, как далеко свет от реликтового излучения достигает Земли, и, таким образом, рассчитать новую оценку возраста Вселенной.

Данные исследования для постоянной Хаббла предполагают, что объект на расстоянии 1 мегапарсека (около 3,26 миллиона световых лет) от Земли удаляется от нас со скоростью 67,6 километра в секунду. Планк обнаружил, что постоянная Хаббла очень похожа на 67,4 км/с/Мпк в 2018 году, тогда как цифра 2019 года, полученная на основе измерений переменных звезд-цефеид, составляла 74 км/с/Мпк. Другое исследование 2019 года с использованием красных гигантов показало, что постоянная Хаббла составляет 69,8 км/с/Мпк.

Большая постоянная Хаббла означает более быстрое движение и, следовательно, более молодую Вселенную.

«Мы находим скорость расширения, которая соответствует оценке спутниковой группы «Планк». Это дает нам больше уверенности в измерениях самого старого света во Вселенной», — сказал Чой, который не отдал предпочтение какому-либо конкретному значению. «Это должно было быть интересно, так или иначе», — добавил он.

Это первый случай, когда два независимых измерения реликтового излучения обнаружили последовательно более низкие постоянные Хаббла, чем измерения локальной Вселенной.

Расхождения между оценками скорости расширения Вселенной и, следовательно, ее возраста предполагают, что астрономам может понадобиться новая интерпретация фундаментальных свойств Вселенной.

Часть нового снимка древнейшего света во Вселенной, сделанного космологией Атакамы. [+] Телескоп.

«Растущая напряженность между этими далекими и локальными измерениями постоянной Хаббла предполагает, что мы можем быть на пороге нового открытия в космологии, которое может изменить наше понимание того, как работает Вселенная», — сказал Майкл Нимак, доцент кафедры физики и астрономии. и соавтор двух предварительных документов.

Возможно, измерения как реликтового излучения, так и местных объектов просто нуждаются в большей точности.

ACT, шестиметровый телескоп на Серро-Токо в пустыне Атакама на севере Чили, продолжит проводить измерения реликтового излучения с еще более высоким разрешением.

Между тем, предстоящая миссия НАСА, широкоугольный инфракрасный обзорный телескоп (WFIRST), запуск которого запланирован на середину 2020-х годов, позволит лучше изучить значение постоянной Хаббла в космическом времени путем сбора большего количества данных о новых сверхновых типа Ia, переменных цефеид, и красных гигантов, чтобы коренным образом улучшить измерения расстояний до ближних и дальних галактик.

Желаю вам ясного неба и широко раскрытых глаз.