Vova Krasen
0 
2536
150
Starożytne światło z Wielkiego Wybuchu ujawniło dokładne nowe oszacowanie wieku Wszechświata: 13,77 miliarda lat, co daje lub zabiera 40 milionów lat.
Nowe szacunki, oparte na danych z szeregu teleskopów na chilijskiej pustyni Atakama, również dotyczą jednej z najważniejszych nieporozumień w astrofizyce: jak szybko rozszerza się wszechświat? Opisany w dwóch artykułach naukowych, nowy wynik daje znaczący impuls po jednej stronie sporu, chociaż fizycy nie mogli udowodnić, że druga strona sporu jest błędna.
Oto problem: fizycy muszą zrozumieć tempo ekspansji wszechświata, aby nadać sens kosmologii - nauce o przeszłości, teraźniejszości i przyszłości naszego wszechświata. Wiedzą, że tajemnicza substancja zwana ciemną energią powoduje rozszerzanie się wszechświata (w coraz szybszym tempie) we wszystkich kierunkach… Ale kiedy astronomowie kierują swoje teleskopy w kosmos, aby zmierzyć stałą Hubble'a (H0) - liczbę, która opisuje, jak szybko wszechświat rozszerza się w różnych odległościach od nas lub w innym miejscu - wymyślają liczby, które nie zgadzają się ze sobą, w zależności od używanej metody.
Jedna metoda, oparta na pomiarach szybkości oddalania się pobliskich galaktyk od Drogi Mlecznej, daje jedną H0. Inna metoda, oparta na badaniu najstarszego światła w kosmosie, czyli kosmicznego mikrofalowego tła (CMB), daje kolejną H0. Ta niezgodność sprawiła, że naukowcy zaczęli się zastanawiać, czy w ich pomiarach lub teoriach istnieje jakaś ważna ślepa plamka, jak informowano wcześniej. Te nowe wyniki wydają się wskazywać, że po stronie CMB nie było żadnych błędów pomiarowych.
Związane z: 9 faktów na temat czarnych dziur, które oszaleją
"Znajdujemy tempo ekspansji, które jest zgodne z szacunkami dokonanymi przez zespół satelity Planck", co jest kolejnym badaniem CMB, astrofizyk z Cornell University Steve Choi, główny autor jednego z dwóch nowych artykułów, powiedział w oświadczeniu. „To daje nam większą pewność w pomiarach najstarszego światła we wszechświecie”.
Dane z satelity Planck, opublikowane w 2018 roku, były dotychczas najważniejszymi pomiarami KMPT. Z bezprecedensową precyzją pokazali, jak ostro pomiary H0 KMPT nie zgadzają się z pomiarami opartymi na ruchu pobliskich galaktyk.
Te nowe wyniki ponownie obliczyły pomiar KMPT od zera przy użyciu zupełnie innego zestawu danych i obliczeń teleskopu i dały bardzo podobne wyniki. To nie dowodzi, że pomiar H0 przez CMB jest poprawny - nadal może być problem z teoriami fizycznymi użytymi do obliczenia - ale sugeruje, że nie ma żadnych błędów pomiarowych po tej stronie niezgody.
Związane z: 18 największych nierozwiązanych zagadek w fizyce
Opierając się na danych z teleskopu Atacama Cosmology Telescope (ACT) na pustyni Atacama w Chile, naukowcy prześledzili słabe różnice między różnymi częściami KMPT - która wydaje się mieć różne poziomy energii w różnych częściach nieba. KMPT, który uformował się, gdy Wszechświat ochłodził się po Wielkim Wybuchu, jest wykrywalny w każdym kierunku w przestrzeni jako blask mikrofalowy. To ponad 13 miliardów lat świetlnych w oddali, relikt czasu, zanim powstały gwiazdy i galaktyki.
Łącząc teorie na temat powstawania KMPT z precyzyjnymi pomiarami jej fluktuacji, fizycy mogą określić, jak szybko wszechświat rozszerzał się w tym momencie. Dane te można następnie wykorzystać do obliczenia H0.
ACT w latach 2013-2016 metodycznie skanował połowę nieba, zwracając szczególną uwagę na światło mikrofalowe. Następnie naukowcy spędzili lata na czyszczeniu i analizowaniu danych za pomocą superkomputerów, usuwając inne źródła mikrofal, które nie są częścią KMPT, w celu połączenia pełnej mapy KMPT. Przez cały czas „zaślepiali” się na implikacje swojej pracy, pisali w swoich artykułach, co oznacza, że nie przyglądali się, jak ich wybory wpłynęły na szacunki H0 do samego końca. Dopiero po ukończeniu pełnej mapy KMPT naukowcy wykorzystali ją do obliczenia H0.
Nowa mapa KMPT oferowała również nową miarę odległości między Ziemią a KMPT. Odległość ta, w połączeniu z nowym pomiarem szybkości rozszerzania się wszechświata w czasie, umożliwiła precyzyjne obliczenie wieku wszechświata.
„Nie preferowałem żadnej konkretnej wartości - to miało być w ten czy inny sposób interesujące” - powiedział Choi.
powiązana zawartość-Wszechświat: Big Bang do teraz w 10 prostych krokach
-15 najdziwniejszych galaktyk w naszym wszechświecie
-101 zdjęć astronomicznych, które zachwycą
Nadal możliwe jest, jak informowaliśmy wcześniej, że jakiś błąd w tych teoriach psuje obliczenia. Ale nie jest jasne, jaki byłby błąd.
Inne podejście do obliczania H0 opiera się na pulsujących gwiazdach zwanych cefeidami, które znajdują się w odległych galaktykach i regularnie pulsują. To pulsowanie w czasie pozwala naukowcom na wykonywanie precyzyjnych obliczeń ich ruchu i odległości od Ziemi.
Przy tych bezpośrednich pomiarach prędkości dość łatwo jest zmierzyć H0. Nie ma żadnych skomplikowanych teorii kosmologicznych. Ale jest możliwe, sugerowali niektórzy naukowcy, że nasz region wszechświata jest po prostu dziwnie pusty i nie jest reprezentatywny dla całego wszechświata. Jest nawet możliwe, że są problemy z pomiarem cefeid i że te kosmiczne patyczki pomiarowe nie działają tak, jak oczekują fizycy.
Na razie prawdziwa H0 pozostaje tajemnicą. Ale badacze CMB mają więcej amunicji po swojej stronie sporu.
Oba nowe artykuły opisujące nową analizę zostały opublikowane 14 lipca w bazie danych preprint arXiv i przesłane do formalnej recenzji..
Zobacz wszystkie komentarze (8)