Космический телескоп Планка открывает почти идеальную вселенную

Сегодня самая точная из когда-либо созданных карт микроволнового космического фона - реликтовое излучение периода Большого взрыва - была опубликована благодаря космическому телескопу Планка, принадлежащему ЕКА, и которая обнаруживает наличие особенностей, которые подрывают основы нашего современного понимания Вселенной.

Изображение было сделано на основе данных первых 15,5 месяцев работы телескопа Планка. Это первое изображение самого старого света в нашей вселенной со всего неба, запечатленное в небе, когда ему было всего 380 000 лет.

В этот период молодая Вселенная была заполнена горячим, густым супом из протонов, электронов и фотонов при температуре около 2700ºC, которые вступили во взаимоотношения. Когда протоны и электроны объединились, чтобы сформировать атомы водорода, свет был выпущен. С расширением Вселенной сегодняшний свет растягивается до микроволн, эквивалентных всего 2,7 градуса выше абсолютного нуля.

Микроволновое космическое фоновое (CMB) излучение имеет небольшие температурные флуктуации, соответствующие областям немного различной плотности в очень ранние времена, которые представляют собой ядро ​​всех будущих структур: нынешних звезд и галактик.

Аномальное небо планки

Согласно Стандартной модели космологии, флуктуации были созданы сразу после Большого взрыва и распространились по всему миру за короткий период ускоренного расширения, называемого инфляцией.

Космический телескоп Планка был разработан, чтобы создать карту этих колебаний в пределах всего неба, используя беспрецедентное разрешение и чувствительность. Анализируя природу и распределение семян на изображениях CMB, созданных спутником Планка, мы можем определить состав и эволюцию Вселенной от ее зарождения до наших дней.

В общем, информация с нового телескопа Планка дает необычайное подтверждение Стандартной модели космологии с непревзойденной точностью, устанавливая новую опорную точку в нашем описании состава Вселенной.

Благодаря такой высокой точности карты Планка вы можете обнаружить некоторые необычные, необъяснимые особенности, которые могут с равным успехом потребовать нового теоретического подхода к их пониманию.

«Исключительное качество изображения молодой Вселенной, полученное с помощью телескопа Планка, помогает нам обнаруживать ее последовательные слои вплоть до самых основ, показывая, что наша концепция вселенной далека от полной. Эти открытия стали возможными благодаря необычной технологии, разработанной европейской промышленностью для этой цели », - говорит Жан-Жак Дорден, генеральный директор ЕКА.

«Начиная с первого изображения полного неба, полученного телескопом Планка в 2010 году, мы выдавливали и анализировали все излучения на переднем плане, которые лежат между нами и первым светом Вселенной, обнаруживая еще более детальное микроволновое фоновое излучение», - добавляет Джордж Эфстатиу из Кембриджского университета, Великобритания.

Асимметрия и большие пустоты

Одним из самых удивительных открытий является то, что колебания температур CMB в большем угловом масштабе не соответствуют колебаниям, предсказанным Стандартной моделью - их сигналы не так сильны, как ожидалось, на основании структуры меньшего масштаба, обнаруженной телескопом Планка.

Еще одна асимметрия средних температур на противоположных полушариях неба. Это противоречит гипотезе, основанной на Стандартной модели, что Вселенная должна быть практически одинаковой во всех направлениях, в которых мы смотрим.

Кроме того, большая пустота распространяется на небо, которое намного больше, чем ожидалось.

Предшественник Планка, миссия WMPA NASA, уже указывал на существование асимметрии и большой пустоты, но они игнорировались из-за повторяющихся сомнений относительно их космического происхождения.

«Тот факт, что Планк сделал такое значительное обнаружение этих аномалий, устраняет все сомнения относительно их реальности. Больше нельзя утверждать, что это артефакты измерения. Они реальны, и мы должны искать надежное объяснение », - говорит Паоло Натоли из Университета Ферреры, Италия.

«Представьте, что вы изучаете основы своего дома и обнаруживаете, что некоторые из них слабы. Мы не знаем, приведут ли эти слабые места в конечном итоге к разрушению дома, но, вероятно, скоро мы найдем способ их укрепить », - добавляет Франсуа Буше из Парижского института астрофизики.

Одним из способов объяснить аномалию является утверждение, что Вселенная не одинакова во всех направлениях в большем масштабе, чем мы можем наблюдать. В этом сценарии лучи света от CMB могут двигаться по более сложному пути во вселенной, чем предполагалось ранее, давая необычные явления, наблюдаемые сегодня.

«Наша конечная цель - создать новую модель, которая предсказывает эти аномалии и объединяет их. Но это только начало. Мы не знаем, возможно ли это и какой новый тип физики может понадобиться. И это увлекательно », - говорит профессор Эфстатиу.

Новый состав вселенной

Однако, помимо аномалий, данные Планка чрезвычайно соответствуют ожиданиям относительно довольно простой модели Вселенной, что позволяет ученым определять наиболее точные количества ее компонентов.

Нормальная материя, которая является частью звезд и галактик, составляет всего 4,9% от плотности массы / энергии Вселенной. Темная материя, которая была обнаружена до сих пор косвенно на основании ее гравитационного влияния, на 26,8%, по крайней мере, на одну пятую больше, чем предыдущие оценки.

И наоборот, темная энергия, таинственная сила, которая считается причиной ускорения развития Вселенной, меньше, чем считалось ранее.

Наконец, данные Планка также определяют новое значение скорости, с которой теперь расширяется Вселенная, называемое постоянной Хаббла. 67,15 км в секунду на мегаперсек получается намного меньше, чем текущее стандартное астрономическое значение. Данные указывают, что возраст Вселенной составляет 13,82 миллиарда лет.

«Благодаря самым точным и подробным картам микроволнового неба, которые когда-либо создавались, Планк рисует новый образ Вселенной, заставляя нас идти дальше, чтобы понять современные космологические теории», - говорит ученый из ЕКА, работающий над проектом Планка.

«Мы видим почти идеальное совпадение со стандартной моделью космологии, которая, однако, благодаря интригующим особенностям заставляет нас переосмыслить некоторые наши основные предположения.

«Это начало нового приключения, и мы ожидаем, что наш постоянный анализ данных с Планка поможет пролить свет на эту загадку».