کیهانی جدید “عکسهای کودک” از یک تلسکوپ قدرتمند در شیلی با برداشتن اولین قدم های خود ، جهان ما را آشکار می کند
تصاویر جدید جهان نوزادان ، ضبط شده توسط تلسکوپ کیهان شناسی Atacama (ACT) ، دقیق ترین “عکس های کودک” تا لحظه “اولین مراحل” فضا برای تشکیل اولین ستاره ها و کهکشان ها است.
تصاویر پس زمینه مایکروویو فضایی (CMB) ، که در اولین نور در جهان یک یادگار حفر شده است ، نشان می دهد که فقط 380،000 سال پس از بیگ بنگ ، فضای 13.8 میلیارد ساله بود.
این دستاورد باورنکردنی از عمل به دانشمندان کمک کرده است تا مدل کیهان شناسی استاندارد را تأیید کنند ، بهترین توصیف ما در مورد شکل گیری و تکامل جهان. علاوه بر نشان دادن این مدل به عنوان فوق العاده محکم ، تصاویر ACT شدت و قطبش بدترین نور را با وضوح بی سابقه نشان می دهند.
داده های جدید ACT ، حرکت گازهای باستانی در جهان را نشان داد زیرا آنها از گرانش خارج شدند. این نشان دهنده تشکیل ابرهای باستانی هیدروژن و هلیوم است که بعداً به وجود می آید تا اولین ستاره ها را به دنیا بیاورد. بنابراین ، این جهان است که اولین قدم خود را به سمت شکل گیری کهکشان ها انجام می دهد.
مدیر ACT و محقق دانشگاه پرینستون سوزان استاگس گفت: “ما اولین قدم ها را برای ساختن بیشترین ستاره ها و کهکشان ها می بینیم.” “و ما نه تنها نور و تاریک را می بینیم ؛ ما قطبش نور با وضوح بالا را می بینیم. این یک عامل تعیین کننده است که یک عمل را از تخته و سایر تلسکوپ های بیشتر متمایز می کند.”
اگرچه بسیاری از آنها در مورد شرایط موجود در جهان اولیه به دانشمندان گفتند ، این یافته های جدید عمل هیچ آنها حاوی سرنخ هایی هستند که می توانند به حل یکی از بزرگترین مشکلات درک ما از تکامل کیهانی کمک کنند: به اصطلاح تنش هابل.
اولین نور کودک
حدود 380،000 سال پیش پس از بیگ بنگ ، جهان به معنای واقعی کلمه مکانی تاریک بود. این امر به این دلیل است که در آن زمان کیهان آنقدر گرم و متراکم بود که پر از دریای پلاسما بود ، بسته بندی شده با الکترونهای غیر مرتبط که فوتون های بی پایان پراکنده دارند ، ذرات حاوی نور. این بدان معناست که نور نمی تواند از طریق فضا بدون مانع حرکت کند ، و بنابراین کیهان به عنوان یک مه ضخیم مات بود.
پس از گسترش و خنک شدن جهان (حداکثر 3000 کلوین (تقریباً 4،900 درجه فارنهایت یا 2700 درجه سانتیگراد) ، الکترون ها قادر به اتصال با پروتون بودند و اولین اتم های خنثی هیدروژن و هلیوم را تشکیل می دادند ، اولین عناصر شفاف بودند.
این اولین نور امروز به عنوان CMB دیده می شود. اگرچه کیهان را تقریباً همه جا پر می کند ، CMB دارای تغییرات کمی است که دانشمندان آن را “ناهمسانگرد” می نامند ، که در اثر نوسانات ریز در چگالی ماده در آخرین پراکندگی باقی مانده است.
این واقعیت که این چراغ کاوش کیهانی دورترین پشت در زمانی است که اخترشناسان می توانند با نور ببینند ، و از آنجا که از بدترین فضا وجود دارد ، CMB راهی عالی برای ردیابی تکامل جهان است.
ACT از موقعیت خود در آند شیلی ، این نور را فتح کرده است ، که بیش از 13 میلیارد سال است که سفر می کند. پیش از این ، داده های ACT ، دقیق ترین و دقیق ترین تصویر CMB ، حسن نیت ارائه دهنده تلسکوپ فضایی پلانک بود.
یکی از اعضای تیم و کاوشگر دانشگاه اسلو Secraar NEA در بیانیه ای گفت: “ACT پنج برابر وضوح بیشتر از پلانک و حساسیت بیشتری دارد.” “این بدان معنی است که سیگنال قطبش ضعیف از قبل به طور مستقیم قابل مشاهده است. تلسکوپ های مدرن دیگری نیز وجود دارند که قطبش نویز کم را اندازه گیری می کنند ، اما هیچکدام از آنها به اندازه عمل از آسمان پوشش نمی دهند.”
این امضای قطبش مهم است زیرا نشان می دهد که چگونه گازهای هیدروژن و هلیوم هنگام جهان در مراحل اولیه حرکت می کنند و فقط با اثری از سایر عناصر شدیدتر پر می شوند.
استاگس گفت: “قبل از آن ، ما باید ببینیم که چیزها کجا هستند و اکنون می بینیم که چگونه آنها در حال حرکت هستند.” “مانند استفاده از جزر و مد ، برای نتیجه گیری از حضور ماه ، حرکتی که از قطبش نور ردیابی می شود به ما می گوید که جذابیت گرانش در قسمت های مختلف فضا چقدر قوی است.”
با داده های ACT ، محققان همچنین می توانند تغییرات فوق العاده ظریف را در چگالی و سرعت گازهایی که جهان جوان را انجام داده اند ، مشاهده کنند. این شامل مواردی است که به نظر می رسد مناطقی با چگالی زیاد و کم در این دریا از هیدروژن اولیه و هلیوم هستند. این تپه ها و دره های اولیه کیهانی میلیون ها سال نوری را گسترش می دهد و در میلیاردها سال پس از عکس ACT ، گرانش مناطق بزرگتر خود را به سمت زایمان به سمت زایمان می کشاند ، که سپس اولین کهکشان ها را تشکیل می داد.
جو دانکلی ، رهبر ACT و محقق دانشگاه پرینستون گفت: “وقتی به آن زمان نگاه می کنیم ، وقتی اوضاع بسیار ساده تر بود ، می توانیم داستان چگونگی رشد جهان ما را به مکانی غنی و پیچیده که امروز خودمان پیدا می کنیم ، جمع کنیم.”
سفر به زمان فضا
این سفر فضایی به موقع نشان داد که جهان مشاهده شده تقریباً 50 میلیارد سال نوری در همه جهات اطراف ما گسترش می یابد. جرم جهان به معادل حدود 2 تریلیون تریلیون (2 و به دنبال 36 صفر) خورشید یا 1900 “زتا-سان” محاسبه می شود (“Zeta” به یک ستاره فرضی اشاره دارد ، آنقدر عظیم که جرم 10 وجود دارد21 بار خورشید).
از این مبلغ ، فقط 100 خورشید Zetta از پارچه معمولی تشکیل شده است که روزانه در اطراف خود می بینیم. سه چهارم این جرم هیدروژن و یک چهارم از آن هلیوم است. 500 خورشید انبوه زیتا دیگر توسط Dark Matter گزارش شده است ، در حالی که 1300 Suns Zetta Worth Mass توسط Dark Energy گزارش شده است ، نیروی مرموز که باعث گسترش فضا می شود.
“ذرات ارواح” بیشمار و تقریباً ناگوار ، به نام Neutrino ، حدود چهار Zets-Mass را نشان می دهد. این ذرات ارواح باغ وحش ذرات نامیده می شوند ، زیرا آنقدر ضعیف و در همه جا تعامل دارند که حدود 100 تریلیون (10 و به دنبال آن 13 صفر) نوترینو هر ثانیه از بدن شما عبور می کنند و کاملاً بی توجه می شوند.
این مقادیر به خوبی با مدل های نظری فضا و مشاهدات کهکشان ها موافق هستند.
یافته های قانون جدید همچنین سن جهان را مطابق با تخمین های 13.8 میلیارد سال ، با عدم اطمینان تنها 0.1 ٪ و درصد افزایش فضا در دوره های قبلی خود بهبود می بخشد.
این امر ممکن است زیرا ماده در اوایل جهان با گسترش پالس ها در محافل حوضچه ، امواج را از طریق فضا ارسال می کند. این پالس ها “در فسیل فضایی یخ زده” هستند که CMB است.
مارك دولین ، معاون ACT و محقق دانشگاه پنسیلوانیا گفت: “هرچه جهان بالاتر باشد برای رسیدن به اندازه فعلی خود باید سریعتر گسترش یابد و به نظر می رسد كه به نظر می رسد تصاویری كه ما اندازه گیری می كنیم از نزدیکتر به ما می رسند.” “درجه بارز موج در تصاویر بیشتر در این مورد خواهد بود ، به همان روشی که یک حاکم بیشتر به چهره شما نزدیک می شد ، به نظر می رسد بزرگتر از آن است که در طول دست نگه داشته شده است.”
روی آوردن به “مشکلات هابل”
یکی از اصلی ترین مشکلاتی که امروزه کیهان شناسی با آن روبرو است ، وجود تنش هابل است. این عدم تطابق در سرعتی است که جهان گسترش می یابد ، مقداری به نام هابل ثابت بسته به نحوه اندازه گیری این پسوند.
دانشمندان با استفاده از اندازه گیری های حرکت کهکشانهای مجاور ، تخمین می زنند که ثابت هابل از 73 تا 74 کیلومتر در ثانیه در هر مگاپارسک (کیلومتر در ثانیه/MPC) بزرگ است. این بیش از ارزشی است که دانشمندان هنگام استفاده از CMB برای به دست آوردن ثابت هابل ، که 67 تا 68 کیلومتر در ثانیه/MPC است ، دریافت می کنند.
این تیم با استفاده از این تصاویر مرتفع از CMB ، همانطور که از ACT مشاهده می شود ، اندازه گیری های جدیدی از ثابت هابل را دریافت کرد. آنها دریافتند که با اندازه گیری های قبلی ثابت هابل که با استفاده از CMB ساخته شده است ، توافق دارند.
یکی از اهداف اصلی داده های ACT کشف یک مدل فضایی جایگزین بود که می تواند تنش هابل را در نظر بگیرد. این گزینه ها شامل تغییر در رفتار نوترینو و افزودن یک دوره اضافی شتاب گسترش کیهانی در جهان اولیه است.
کالین هیل ، محقق دانشگاه کلمبیا ، که از داده های ACT در تحقیقات جدید استفاده می کند ، گفت: “ما می خواستیم ببینیم که آیا می توانیم یک مدل کیهان شناسی داشته باشیم که مطابق با داده های ما باشد و همچنین نرخ گسترش سریعتر را پیش بینی می کند.” “ما از CMB به عنوان یک آشکارساز ذرات یا مزارع جدید در اوایل جهان استفاده کردیم و به بررسی زمین های ناشناخته تر پرداختیم.”
هیل افزود که داده های ACT هیچ مدرکی از چنین سیگنال های جدید نشان نمی دهد ، به این معنی که مدل کیهان شناسی استاندارد برای صحت آن یک آزمایش بسیار دقیق انجام داده است.
استاگس گفت: “این برای ما کمی تعجب آور بود که ما حتی شواهد جزئی برای پشتیبانی از ارزش بالاتر پیدا نکردیم.” “چندین زمینه وجود داشت که تصمیم گرفتیم شواهد جزئی از توضیحات تنش را ببینیم و آنها فقط در داده ها نبودند.”
قانون مشاهدات خود را در سال 2022 به پایان رساند و از کار خارج شد. اخترشناسان اکنون توجه خود را به رصدخانه جدید و توانمندتر سیمونز در همان مکان در شیلی جلب می کنند.
داده های جدید ACT به طور عمومی در بایگانی ناسا لامبدا به اشتراک گذاشته می شود ، در حالی که اسنادی که از این قانون می چرخند در وب سایت کیهان شناسی پرینستون Atacama موجود است.
