Древний свет Большого взрыва открыл новую точную оценку возраста Вселенной: 13,77 миллиарда лет. Новая оценка, основанная на данных из множества телескопов в чилийской пустыне Атакама, также учитывает одно из самых важных разногласий в астрофизике: насколько быстро расширяется Вселенная? Описанный в двух научных статьях, новый результат дает значительный импульс одной из сторон разногласий, хотя физики не могли доказать, что другая сторона спора неверна.

Вот проблема: физики должны понимать скорость расширения вселенной, чтобы понять космологию — науку о прошлом, настоящем и будущем всей вселенной. Они знают, что таинственное вещество, называемое темной энергией, заставляет вселенную расширяться (со все возрастающей скоростью) во всех направлениях … Но когда астрономы направляют свои телескопы в космос, чтобы измерить постоянную Хаббла (H0) — число, которое описывает, как быстро вселенная расширяется на разных расстояниях от нас или другой точки — они приходят с числами, которые не согласуются друг с другом, в зависимости от метода, который они используют.

Один метод, основанный на измерениях того, как быстро близкие галактики удаляются от Млечного пути, дает один H0. Другой метод, основанный на исследовании самого старого света в космосе, или космического микроволнового фона (CMB), производит другой H0. Это разногласие заставило ученых задуматься о том, есть ли какое-то важное слепое пятно в их измерениях или теориях. Эти новые результаты, кажется, показывают, что на стороне CMB не было ошибок измерения.

«Мы находим скорость расширения, которая точно соответствует оценкам спутниковой команды Планка», — это еще одно исследование CMB, сказал в своем заявлении астрофизик Корнелльского университета Стив Чой, ведущий автор одной из двух новых статей. «Это дает нам больше уверенности в измерениях самого старого света во Вселенной».

Данные со спутника Планка, выпущенные в 2018 году, были наиболее важными измерениями CMB до сих пор. С беспрецедентным уровнем точности они показали, насколько резко измерения CM0 H0 не согласуются с измерениями, основанными на движении близлежащих галактик.

Эти новые результаты пересчитали измерение CMB с нуля, используя совершенно другой набор данных и расчетов телескопа, и получили очень похожие результаты. Это не доказывает, что измерение H0 в CMB является правильным — могут существовать некоторые проблемы с физическими теориями, используемыми для расчетов, — но это предполагает, что на этой стороне разногласия нет ошибок измерения.

Опираясь на данные космического телескопа Атакама (ACT) в чилийской пустыне Атакама, исследователи обнаружили слабые различия между различными частями реликтового излучения, которое, по-видимому, имеет разные уровни энергии в разных частях неба. CMB, который сформировался, когда Вселенная остыла после Большого взрыва, обнаруживается во всех направлениях в пространстве как свечение СВЧ. Это более 13 миллиардов световых лет на расстоянии, пережиток времени до образования звезд и галактик.

Комбинируя теории о том, как формировался CMB с точными измерениями его колебаний, физики могут определить, насколько быстро Вселенная расширялась в этот момент времени. Эти данные затем могут быть использованы для расчета H0.

ACT методично сканировал половину неба между 2013 и 2016 годами, особенно в свете микроволнового излучения. Затем исследователи потратили годы на то, чтобы очистить и проанализировать данные с помощью суперкомпьютеров, удалив другие микроволновые источники, которые не являются частью CMB, чтобы составить полную карту CMB. Все время они «слепили» себя к последствиям своей работы, они писали в своих статьях, что означает, что они не смотрели на то, как их выбор повлиял на оценки H0 до самого конца. Только когда полная карта CMB была завершена, исследователи использовали ее для вычисления H0.

Новая карта CMB также предложила новую меру для расстояния между Землей и CMB. Это расстояние в сочетании с новым измерением скорости расширения вселенной с течением времени позволило точно рассчитать возраст вселенной. «У меня не было особого предпочтения какой-либо конкретной ценности — так или иначе это будет интересно», — сказал Чой.

Как и ранее сообщалось, все еще возможно, что некоторые ошибки в этих теориях портят вычисления. Но не ясно, в чем будет следующая ошибка. Другой подход к вычислению H0 основан на пульсирующих звездах, известных как цефеиды, которые регулярно находятся в далеких галактиках и пульсируют. Эта временная пульсация позволяет исследователям выполнять точные расчеты их движения и расстояний от Земли.

С этими прямыми измерениями скорости довольно просто предложить измерение H0. Здесь нет сложных космологических теорий. Но возможно, некоторые ученые предположили, что наш регион вселенной просто странно пуст и не является представителем всей вселенной. Возможно даже, что с цефеидами есть проблемы с измерениями, и что эти космические измерительные палочки работают не так, как ожидают физики.

На данный момент истинный H0 остается загадкой. Но исследователи CMB имеют больше боеприпасов для своей стороны разногласий. Обе новые статьи, описывающие новый анализ, были опубликованы 14 июля в препринтной базе данных arXiv и представлены для официальной рецензирования.