Конец одной главы и начало другой: телескоп Atacama Cosmology Telescope (ACT) завершил свою миссию, выпустив финальный набор данных.
Годы работы, почти 20 лет, вложены в проект ACT. И вот теперь, после завершения миссии, начинается новый этап для всего научного сообщества.
Три статьи, опубликованные в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics коллаборацией ACT, подробно описывают и контекстуализируют шестой и последний крупный релиз данных — возможно, самый важный из них. Эти данные знаменуют значительные успехи в понимании эволюции и текущего состояния Вселенной.
Основные выводы из данных ACT
Данные ACT проясняют несколько ключевых моментов:
* Измерение постоянной Хаббла (число, указывающее текущую скорость расширения космоса — «спидометр» Вселенной) подтверждено наблюдениями на очень больших космологических расстояниях. Оно остаётся заметно отличным от значения, полученного для близлежащей Вселенной. Это и проблема, и замечательное открытие: оно подтверждает так называемое «напряжение Хаббла», которое ставит под сомнение модель, используемую для описания космоса.
* Наблюдения ACT исключают многие так называемые расширенные модели — теоретические альтернативы стандартной космологической модели. Это ещё одна «проблема», поскольку сужает диапазон возможностей, но также представляет собой новую, более чистую отправную точку: пора перестать заниматься этими моделями и искать другие решения.
Новые карты поляризации космического микроволнового фона
ACT предоставляет новые карты поляризации космического микроволнового фона — «фоссильного света» Вселенной, которые дополняют температурные карты Planck с гораздо более высоким разрешением.
«Когда мы сравниваем их, это немного похоже на чистку очков», — говорит Эрминия Калабрезе, космолог из Кардиффского университета, участник коллаборации ACT и координатор одной из трёх статей.
«Это первый раз, когда новый эксперимент достиг того же уровня наблюдательных возможностей, что и Planck», — объясняет Тибо Луи (Université Paris-Saclay и CNRS/IN2P3), первый автор одной из трёх недавно опубликованных статей.
Планк и ACT: сравнение возможностей
Спутник Planck, управляемый Европейским космическим агентством (ЕКА), был запущен в 2009 году с целью составления карты космического микроволнового фона (CMB) с чрезвычайно высокой точностью. Космологи часто описывают это излучение как «фоссильный свет» Вселенной, излученный в самые ранние стадии космической эволюции. Наблюдения Planck позволили учёным реконструировать состав, возраст и геометрию первичной Вселенной.
В отличие от Planck, который был спутником на орбите, ACT — это наземный телескоп, расположенный на высоте около 5000 метров в пустыне Атакама в Чили. В то время как Planck фокусировался в основном на измерении температуры CMB, ACT также наблюдал его поляризацию — особенно в этом последнем выпуске данных.
Подтверждение «напряжения Хаббла»
Одним из наиболее важных результатов ACT на сегодняшний день является подтверждение одной из самых больших проблем в космологии: так называемого «напряжения Хаббла».
Проще говоря: мы знаем, что Вселенная расширяется, и мы можем оценить её текущую скорость расширения (мы также узнали, что это расширение ускоряется) по наблюдениям. Загвоздка в том, что значение, полученное с использованием данных из чрезвычайно далёких эпох, таких как CMB, отличается от значения, полученного при наблюдении гораздо более близких астрономических объектов.
«Наши новые результаты демонстрируют, что постоянная Хаббла, выведенная из данных ACT CMB, согласуется с данными Planck — не только по температуре, но и по поляризации, что делает расхождение Хаббла ещё более очевидным», — объясняет Колин Хилл, космолог из Колумбийского университета и соруководитель одной из статей.
«Это может показаться ещё большей проблемой, но на самом деле это решающее открытие: теперь учёные знают, что проблема с моделью, которую мы используем для описания Вселенной, действительно существует, если предположить, что скорость расширения, измеренная для близлежащих объектов, остаётся неизменной».
Новые горизонты в космологии
С последним выпуском данных ACT учёные получили гораздо более чёткое изображение «младенческой» Вселенной, чем то, которое предоставил Planck.
«Это в основном потому, что у ACT больший диаметр — шесть метров по сравнению с полутора метрами у Planck — и резкость увеличивается с размером зеркала», — объясняет Сигурд Нэсс из Университета Осло, один из руководителей работы.
«Но это также потому, что изображения поляризованного света от ACT гораздо более чувствительны, чем у Planck».
Одна из трёх новых статей представляет эту новую карту, а другая сжимает эти карты в угловые спектры мощности, имеющие решающее значение для космологических исследований.
Это не означает, что результаты Planck теперь устарели. Напротив, как отмечает Луи, «реальная важность новых данных заключается в том, что они дополняют предыдущие и вместе способствуют созданию чрезвычайно богатой составной картины».
Далёкий от завершения проекта, шестой и последний выпуск данных ACT знаменует собой новое начало — то, которое, надеюсь, приблизит нас к пониманию нашей Вселенной и решению некоторых из её самых больших оставшихся загадок.
«Мы хотим, чтобы сообщество продолжало использовать и исследовать эти данные», — говорит Калабрезе.
«Мы предоставили первую интерпретацию, в которой у нас есть большой опыт после многих лет работы над этим инструментом. Теперь мы рады передать данные сообществу для будущих и текущих исследований».