Международная команда астрономов получила самые детальные изображения ранней Вселенной, запечатлев её состояние в возрасте около 380 000 лет. Результаты, представленные 19 марта на ежегодной встрече Американского физического общества, основаны на анализе космического микроволнового фонового излучения (CMB), зафиксированного телескопом ACT в Чилийских Андах. Этот свет путешествовал более 13 миллиардов лет, прежде чем достичь датчиков обсерватории.
Исследователи из коллаборации Atacama Cosmology Telescope (ACT) впервые с беспрецедентной чёткостью отобразили как интенсивность, так и поляризацию реликтового излучения, возникшего через несколько сотен тысяч лет после Большого взрыва. На снимках видны древние сгустки водорода и гелия, которые позднее эволюционировали в первые звёзды и галактики. Полученные данные подтвердили простейшую космологическую модель, исключив ряд альтернативных сценариев.
«Новые изображения позволяют реконструировать с высокой точностью процессы, заложившие основу для формирования сложных структур — от галактик до нашей планеты», — заявила профессор Эрминия Калабрезе, ведущий автор одного из исследований. Учёные уточнили параметры наблюдаемой Вселенной: её радиус составляет почти 50 миллиардов световых лет, а общая масса эквивалентна 1900 зетта-солнцам (1,9⋅10²? масс Солнца). Из них лишь 100 зетта-солнц приходятся на обычную барионную материю: 75% — водород, 25% — гелий. Элементы вроде углерода, кислорода или железа, из которых состоят живые организмы, образовались позже в недрах звёзд и составляют «лёгкую примесь» в этой космической «основе».
Остальная масса распределена между тёмной материей (500 зетта-солнц) и тёмной энергией (1300 зетта-солнц), природа которых остаётся загадкой. Важным достижением стала проверка гипотез, пытающихся объяснить расхождения в оценках постоянной Хаббла — скорости расширения Вселенной. Измерения CMB стабильно указывают на 67–68 км/с/Мпк, тогда как наблюдения за ближайшими галактиками дают значения до 73–74 км/с/Мпк. Данные ACT подтвердили нижнюю границу с повышенной точностью. «Мы проверили множество моделей, предсказывающих более высокую скорость расширения, но новые результаты их не поддержали», — пояснила Калабрезе.
Точность измерений также позволила уточнить возраст Вселенной — 13,8 миллиарда лет с погрешностью 0,1%.
Наблюдения телескопа ACT завершились в 2022 году, и теперь учёные переключаются на более мощную обсерваторию Simons Observatory, строящуюся в том же регионе Чили.
«Приятно видеть, как ACT завершает свою миссию такими впечатляющими результатами, — добавила Калабрезе. — Стандартная космологическая модель получает всё больше подтверждений, а новые данные решительно ограничивают круг возможных альтернатив». Эти выводы не только закрывают десятилетие дискуссий о постоянной Хаббла, но и задают вектор для будущих исследований тёмной материи и энергии — главных «архитекторов» эволюции космоса.