Последний взгляд в детство Вселенной: телескоп в Чили обострил космологическую загадку
После многолетней миссии по изучению природы Вселенной телескоп, расположенный на горном плато в северном Чили, завершил свою работу в 2022 году. Теперь его последний выпуск данных раскрывает наследие инструмента: научное поле, находящееся в состоянии напряженного поиска.
В октябре 2007 года Космологический телескоп Атакамы (ACT) увидел свой «первый свет». Но это был не свет звезды или даже далекой галактики. Вместо этого ACT был создан для охоты за микроволнами, особенно теми, что остались с самых ранних эпох существования Вселенной. Этот «ископаемый» свет, известный как реликтовое излучение (космическое микроволновое фоновое излучение, CMB), был испущен, когда Вселенной было всего 380 000 лет.
CMB предлагает космологам нетронутый вид на младенческую Вселенную. ACT был создан, чтобы дополнить другие исследования, такие как миссия спутника «Планк» Европейского космического агентства. «Планк» провёл полную перепись CMB по всему небу. Однако его разрешение было ограниченным, особенно в исследованиях поляризации CMB (направления, в котором колеблются магнитное и электрическое поля этого света). В отличие от него, хотя ACT и был наземным, он мог с очень высоким разрешением изучать более глубокие и мелкие участки неба в поисках деталей CMB.
ACT был особенно хорош для изучения поляризации CMB, которая многое говорит о состоянии ранней Вселенной. Если изменить количество тёмной материи в космосе, её распределение, количество нейтрино или любой другой из десятка параметров Вселенной, изменится и картина света CMB.
Финальный аккорд ACT
В ноябре команда ACT выпустила свой шестой и последний общедоступный набор данных в виде трёх статей, опубликованных в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. Хотя космологи будут анализировать эти данные ещё много лет, основная команда также представила свой окончательный комплекс анализов и исследований, прежде чем попрощаться с инструментом навсегда.
Их выводы подтвердили то, что уже обнаружили такие исследования, как «Планк»: с расширением Вселенной творится что-то странное. Измерения современной скорости расширения, известной как постоянная Хаббла, полученные с помощью зондов ранней Вселенной, таких как «Планк» и ACT, показывают значение, которое заметно меньше, чем оценки, основанные на «близких» измерениях, например, на затухании света сверхновых.
Это несоответствие получило название «проблема (напряжённости) Хаббла» и, возможно, является величайшей нерешённой загадкой современной космологии. Но ACT не просто подтвердил существование проблемы — он также похоронил несколько очень хороших идей.
ACT отвергает 30 космологических моделей
Космологи активно придумывали множество теоретических объяснений проблемы Хаббла. Многие из них называются «расширенными» космологическими моделями, поскольку они берут стандартную космологическую картину и добавляют во Вселенную несколько дополнительных компонентов или сил.
Но эти компоненты и силы должны были существовать не только сегодня; они также должны были присутствовать, когда CMB был впервые испущен. Таким образом, превосходный обзор CMB, полученный с помощью ACT, позволил команде проверить многие из этих моделей — около 30, если точнее.
Все они провалились.
Но в науке вы проигрываете только в том случае, если ничему не учитесь, и отрицательные результаты ACT помогают космологам в их поиске. Другими словами, правильный ответ можно узнать, только вычеркнув все неправильные. Эта кропотливая работа по отсеву нежизнеспособных гипотез сужает поле поиска, заставляя учёных искать более радикальные или изощрённые объяснения. Финальные данные ACT не просто обостряют загадку — они служат мощным ориентиром для будущих поколений обсерваторий, таких как обсерватория им. Веры Рубин и космическая миссия «Евклид», которые должны углубиться в тайны тёмной энергии и природы космического расширения. Наследие чилийского телескока — это не ответ, а гораздо более чётко сформулированный вопрос, определяющий путь космологии на десятилетия вперёд.
