Ученые смогли запечатлеть самый первый свет во Вселенной. Он возник в результате Большого взрыва

Ученым удалось получить наиболее четкое изображение первого света, который прошел через Вселенную. Атакамский космологический телескоп (ACT) в течение пяти лет проводил наблюдения, что позволило создать детальную карту реликтового излучения, отражающего состояние Вселенной спустя 380 тысяч лет после Большого взрыва.

Теперь у исследователей есть более четкое представление о зарождении Вселенной, что позволяет точнее определить ее массу и размеры. Однако одна из самых больших загадок космологии — постоянная Хаббла — остается нерешенной. Результаты работы содержатся в трех предварительных статьях, доступных на arXiv и на сайте ACT Принстонского университета.

Физик Сюзанна Стэггс из Принстонского университета подчеркивает: «Это первые шаги к пониманию механизмов формирования самых ранних звезд и галактик. Мы не просто наблюдаем свет и тьму, но и видим поляризацию света с высокой разрешающей способностью. Это то, что отличает ACT от предыдущих телескопов, таких как Planck».

По ее словам, полное отслеживание истории космоса до Большого взрыва невозможно, так как ранняя Вселенная была заполнена густым, непрозрачным туманом ионизированной плазмы, который не пропускал свет.

Лишь примерно через 380 тысяч лет после Большого взрыва частицы начали объединяться в нейтральный газ, в основном водород, в процессе, известном как эпоха рекомбинации. После этого свет смог свободно распространиться, создавая космический микроволновый фон (CMB).

Спустя 13,4 миллиарда лет реликтовое излучение стало крайне слабым и низкоэнергетичным, требуя длительных наблюдений и анализа, чтобы выделить его среди других источников света во Вселенной.

Атакамский космологический телескоп изучал небо в течение пяти лет для создания более точной карты реликтового излучения. Первую карту неба опубликовали в 2010 году на основе данных космического телескопа Planck. С тех пор ученые работали над повышением ее разрешения, чтобы лучше понять, как возникла Вселенная.

«Ранее мы могли только видеть расположение объектов, а теперь мы также можем наблюдать их движение, — говорит Стэггс. — Подобно тому, как приливы указывают на присутствие Луны, движение, отслеживаемое поляризацией света, дает представление о том, насколько сильно гравитационное притяжение в разных частях пространства».

Реликтовое излучение служит ключом к изучению эволюции Вселенной. «Наблюдаемая Вселенная простирается почти на 50 миллиардов световых лет во всех направлениях от нас и содержит массу, равную 1,9 тыс. зетта-солнц, или почти 2 трлн триллионов Солнц», — заявил космолог Эрминия Калабрезе из Кардиффского университета в Великобритании.

При этом большая часть этой массы остается невидимой. Обычная барионная материя составляет всего 100 зетта-солнц массы Вселенной, включая звезды, галактики, планеты, людей, черные дыры, газ, пыль и другие элементы.

Из всей обычной материи 75 зетта-солнц составляют водород, а 25 зетта-солнц — гелий. Остальные элементы имеют настолько малую массу, что не отображаются на круговой диаграмме.

Темная материя составляет еще 500 зетта-солнц, природа которой остается загадкой. Остальные 1,3 тыс. зетта-солнц — это темная энергия, которую исследователи называют невидимой силой, ускоряющей расширение пространства.

Измерения, основанные на данных CMB о далекой Вселенной, указывают на более медленную скорость расширения по сравнению с локальной Вселенной, где используются данные о сверхновых. Первые показывают скорость около 67-68 км в секунду на мегапарсек, в то время как вторые — около 73-74 км в секунду на мегапарсек.

На основе новой карты CMB постоянная Хаббла составляет 69,9 км в секунду на мегапарсек. Это одно из самых точных измерений на сегодняшний день, согласующееся с другими значениями постоянной Хаббла, основанными на CMB.

«Мы можем заглянуть в прошлое космической истории, — отмечает астрофизик Джо Данкли из Принстонского университета. — Это путешествие от нашего Млечного Пути через далекие галактики с их огромными черными дырами к времени возникновения самой Вселенной».

Понимание этого процесса невозможно без изучения крупнейших структур во Вселенной, поскольку они могут значительно искажать восприятие космоса. Хотя в астрономии используются огромные числа, эта структура — группа скоплений галактик — является крупнейшей, охватывающей около 1,3 миллиарда световых лет в поперечнике и содержащей 200 квадриллионов солнечных масс.

По последним данным, изучение таких объектов, как Кипу, может способствовать пониманию эволюции галактик, улучшению космологических моделей и повышению точности измерений в этой области.