|
Данные подтверждают стандартную космологическую модель
|
|
|
|
Примерно через 400 000 лет после Большого взрыва Вселенная остыла ровно настолько, чтобы позволить фотонам вырваться из первичного космологического супа. В течение следующих 14 миллиардов лет эти древние фотоны — первый источник света во Вселенной — продолжали путешествовать. Этот реликтовый свет известен как космический микроволновый фон.
|
|
|
|
В новом исследовании ученые использовали данные наблюдений этого первого луча, собранные телескопом "Южный полюс", расположенным на станции "Южный полюс Амундсена—Скотта" Национального научного фонда в Антарктиде, для изучения теоретических основ стандартной космологической модели, описывающей историю Вселенной за последние 14 миллиардов лет.
|
|
|
|
Исследование было проведено исследователями Калифорнийского университета в Дэвисе и коллегами из коллаборации South Pole Telescope, возглавляемой Чикагским университетом, и опубликовано в журнале Physical Review D. В настоящее время оно доступно на сервере препринтов arXiv.
|
|
|
|
Исследование, основанное на высокоточных измерениях космического микроволнового фона и его поляризованного излучения, еще больше подтверждает достоверность стандартной космологической модели. Он также вычисляет постоянную Хаббла — скорость расширения Вселенной — с помощью нового метода, что позволяет по-новому взглянуть на текущую научную загадку, известную как "напряженность Хаббла".
|
|
|
|
|
|
|
"У нас есть в значительной степени последовательная, подробная и успешная модель, описывающая эти 14 миллиардов лет эволюции", - сказал Ллойд Нокс, профессор космологии и астрофизики Калифорнийского университета в Дэвисе и один из соавторов исследования. "Но мы не знаем, что на самом деле породило первоначальные отклонения от полной однородности, которые в конечном итоге привели ко всем структурам во Вселенной, включая нас самих".
|
|
|
|
"Этот результат особенно интересен, потому что он представляет собой первое конкурентное исследование космологии, использующее только поляризацию реликтового излучения, что делает его почти на 100% независимым от предыдущих результатов, которые в основном основывались на общей интенсивности", - сказал соавтор исследования и профессор Чикагского университета Том Кроуфорд.
|
|
Увлекательное и извилистое путешествие по Вселенной
|
|
|
|
В ходе исследования ученые проанализировали данные о поляризованном свете, собранные телескопом на Южном полюсе за два года - в 2019 и 2020 годах. Наблюдения, проведенные в ходе исследования, охватывают 1500 квадратных градусов неба, и собранные данные позволили исследователям создать крупномасштабную карту массы Вселенной.
|
|
|
|
Большая часть естественного света неполяризована и состоит из случайного набора световых волн, каждая из которых колеблется (поднимается и опускается) без какого-либо предпочтительного направления. Но при отражении свет может стать поляризованным, что означает, что свет колеблется в предпочтительном направлении.
|
|
|
|
Это происходит, когда солнечный свет отражается от воды или земли, и именно поэтому поляризованные солнцезащитные очки могут быть так полезны для уменьшения бликов. Это также произошло, когда фотоны космического микроволнового фона окончательно рассеялись в первичной плазме, когда она начала исчезать 14 миллиардов лет назад.
|
|
|
|
"Свет, излучаемый космическим микроволновым излучением, частично поляризован", - сказал Нокс. "Мы измеряем в каждом месте на нашей карте неба степень его поляризации и направление поляризации".
|
|
|
|
После последнего рассеяния слабо поляризованный свет распространился по открытому пространству. Гравитационные силы искажают траектории этих световых лучей. Свет из разных областей также искажается по—разному, что приводит к искажению изображения - эффекту, называемому гравитационным линзированием.
|
|
|
|
Чтобы выяснить, как выглядело бы поляризованное изображение в отсутствие гравитационного линзирования, а также составить карту массы, вызывающей гравитационное линзирование, команда использовала компьютеры в Национальном научно-вычислительном центре энергетических исследований (NERSC) в Беркли.
|
|
|
|
"Что мы, по сути, делаем на действительно высоком уровне, так это получаем эти данные и отправляем их на этот суперкомпьютер в NERSC", - сказал Мариус Миллеа, научный сотрудник исследовательской группы Knox и второй автор исследования. - И компьютеры проверяют эту идею: "Если бы реальная вселенная выглядела именно так, получилась бы карта, похожая на ту, что мы видели?"
|
|
|
|
"У нас есть данные, но нам также нужна модель, которая производит или предсказывает такого рода наблюдаемые величины", - добавил Фей Ге, аспирант исследовательской группы Knox и первый автор исследования.
|
|
|
|
Источник
|
