Cea mai veche lumină supraviețuitoare dezvăluie adevărata vârstă a universului

Lumina antică din Big Bang a dezvăluit o nouă estimare precisă pentru vârsta universului: 13,77 miliarde de ani, dă sau durează 40 de milioane de ani.

Noua estimare, bazată pe date dintr-o serie de telescoape din deșertul Atacama din Chile, are în vedere și unul dintre cele mai importante dezacorduri în domeniul astrofizicii: Cât de rapid se extinde universul? Descris în două lucrări științifice, noul rezultat dă un impuls semnificativ unei părți a dezacordului, deși fizicienii nu au putut dovedi că cealaltă parte a disputei.

Iată problema: fizicienii trebuie să înțeleagă rata de expansiune a universului pentru a da un sens cosmologiei - știința trecutului, prezentului și viitorului întregului univers. Ei știu că o substanță misterioasă, numită energie întunecată, face ca universul să se extindă (într-un ritm tot mai mare) în toate direcțiile ... Dar când astronomii își îndreaptă telescoapele în spațiu pentru a măsura constanta Hubble (H0) - numărul care descrie cât de rapid universul se extinde la distanțe diferite față de noi sau un alt punct - ei vin cu numere care nu sunt de acord între ele, în funcție de metoda pe care o folosesc.

O metodă, bazată pe măsurătorile cât de repede se îndepărtează galaxiile din apropierea Căii Lactee, produce o H0. O altă metodă, bazată pe studierea celei mai vechi lumini din spațiu, sau fundal cosmic cu microunde (CMB), produce un alt H0. Acest dezacord i-a lăsat pe oamenii de știință să se întrebe dacă există măsuri orb importante în măsurătorile sau teoriile lor, așa cum s-a raportat anterior. Aceste rezultate noi par să arate că nu au existat erori de măsurare pe partea CMB.

Legate de: 9 fapte despre găuri negre care vă vor exploda mintea

"Găsim o rată de expansiune care este corectă în estimarea echipei de satelit Planck", care este un alt studiu al CMB, astrofizicistul Universității Cornell Steve Choi, autorul principal al unuia dintre cele două noi lucrări, a declarat într-un comunicat. „Acest lucru ne oferă mai multă încredere în măsurătorile celei mai vechi lumi a universului.”

Datele din satelitul Planck, lansate în 2018, au fost cele mai importante măsurători ale CMB înainte de acum. Cu un nivel de precizie fără precedent, ei au arătat cât de mult nu sunt de acord măsurările CMB de H0 cu măsurătorile bazate pe mișcarea galaxiilor din apropiere.

Aceste noi rezultate au recalculat măsurarea CMB de la zero folosind un set complet diferit de date și calcule ale telescopului și au obținut rezultate foarte similare. Acest lucru nu dovedește că măsurarea CMB a H0 este corectă - ar putea fi încă o problemă cu teoriile fizicii utilizate pentru a face calculul - dar sugerează că nu există erori de măsurare din partea asta a dezacordului..

Legate de: Cele mai mari 18 mistere nesoluționate din fizică

Bazându-se pe datele de la Atacama Cosmology Telescope (ACT) din Deșertul Atacama din Chile, cercetătorii au urmărit diferențele slabe între diferite părți ale CMB - care pare să aibă niveluri de energie diferite în diferite părți ale cerului. CMB, care s-a format ca universul răcit după Big Bang, este detectabil în toate direcțiile din spațiu, ca o strălucire cu microunde. Se află la mai mult de 13 miliarde de ani lumină la distanță, o relicvă a unui timp înainte de formarea stelelor și a galaxiilor. 

Combinând teorii despre modul în care CMB s-a format cu măsurători precise ale fluctuațiilor sale, fizicienii pot determina cât de rapid se extindea universul în acel moment în timp. Datele respective pot fi apoi utilizate pentru calcularea H0.

ACT a scanat metodic jumătate din cer între 2013 și 2016, privind în special lumina la microunde. Apoi cercetătorii au petrecut ani întregi curățând și analizând datele cu ajutorul supercomputatorilor, eliminând alte surse de microunde care nu fac parte din CMB, pentru a crea o hartă completă a CMB. Întreaga perioadă, s-au „orbit” de implicațiile muncii lor, au scris în lucrările lor, ceea ce înseamnă că nu au privit modul în care alegerile lor au afectat estimările de H0 până la sfârșit. Doar când harta CMB completă a fost completă, cercetătorii au folosit-o pentru a calcula H0.

Noua hartă CMB a oferit, de asemenea, o nouă măsură pentru distanța dintre Pământ și CMB. Această distanță, combinată cu o nouă măsurare a cât de rapid s-a extins universul în timp, a permis un calcul precis al vârstei universului.

„Nu aveam o preferință specială pentru nicio valoare specifică - avea să fie interesant într-un fel sau altul”, a spus Choi.

-Universul: Big Bang până acum în 10 pași simpli

-Cele 15 cele mai ciudate galaxii din universul nostru

-101 imagini astronomice care îți vor exploda mintea

 Este încă posibil, așa cum a raportat anterior, ca o eroare în aceste teorii să încurce calculul. Dar nu este clar care ar fi eroarea.

Cealaltă abordare a calculului H0 se bazează pe stele pulsante cunoscute sub denumirea de cefeide, care se află în galaxii îndepărtate și pulsează regulat. Acest impuls pulsat permite cercetătorilor să efectueze calcule precise ale mișcării și distanțelor lor de pe Pământ.

Cu aceste măsurători directe ale vitezei, este destul de simplu să vină cu o măsurare de H0. Nu există teorii cosmologice complicate implicate. Dar este posibil, unii oameni de știință au propus, ca regiunea noastră a universului să fie doar ciudat de goală și să nu reprezinte întregul univers. Este chiar posibil să existe probleme cu măsurarea cefeidelor și ca aceste bastoane cosmice să nu funcționeze exact așa cum se așteaptă fizicienii.

Deocamdată, adevăratul H0 rămâne un mister. Dar cercetătorii CMB au mai multă muniție pentru partea lor de dezacord.

Ambele noi lucrări care descriu noua analiză au fost publicate pe 14 iulie în baza de date tip preprint arXiv și trimise pentru revizuirea oficială de la egal la egal.