ภาพใหม่จากกล้องโทรทรรศน์ Atacama Cosmology(พระราชบัญญัติ) เปิดเผยจักรวาลเมื่อมีอายุประมาณ 380,000 ปี
ภาพของรังสี CMB จากกล้องโทรทรรศน์จักรวาล Atacama; สีส้มและสีน้ำเงินแสดงถึงการแผ่รังสีที่รุนแรงมากหรือน้อย เครดิตภาพ: การทำงานร่วมกันของ ACT
ภาพการแสดงใหม่ของสิ่งที่เรียกว่าพื้นหลังไมโครเวฟจักรวาล(CMB) เพิ่มคำจำกัดความที่สูงขึ้นให้กับสิ่งเหล่านั้นกว่าทศวรรษที่ผ่านมาโดยกล้องโทรทรรศน์ที่ใช้ Planck Space ของ ESA
“ เรากำลังเห็นขั้นตอนแรกในการสร้างดาวและกาแลคซีที่เก่าแก่ที่สุด” ศาสตราจารย์ Suzanne Staggs ผู้อำนวยการฝ่ายพระราชบัญญัติของมหาวิทยาลัยพรินซ์ตันกล่าว
“ และเราไม่เพียง แต่เห็นแสงและความมืดเราเห็นการโพลาไรซ์ของแสงในความละเอียดสูงนั่นคือการกำหนดปัจจัยที่กำหนดจากพลังค์และอื่น ๆ กล้องโทรทรรศน์ก่อนหน้านี้”
“ ACT มีมติของพลังค์และความไวมากขึ้นห้าเท่า” ดร. Sigurd Naess นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยออสโลกล่าว
“ นี่หมายความว่าสัญญาณโพลาไรเซชันจาง ๆ สามารถมองเห็นได้โดยตรง”
ภาพโพลาไรเซชันเผยให้เห็นการเคลื่อนไหวโดยละเอียดของไฮโดรเจนและก๊าซฮีเลียมในวัยเด็กของจักรวาล
“ ก่อนหน้านี้เราต้องดูว่าสิ่งต่าง ๆ อยู่ที่ไหนและตอนนี้เราก็เห็นว่าพวกเขากำลังเคลื่อนไหวอย่างไร” ศาสตราจารย์สแตกส์กล่าว
“ เช่นเดียวกับการใช้กระแสน้ำเพื่ออนุมานการปรากฏตัวของดวงจันทร์การเคลื่อนไหวที่ติดตามโดยโพลาไรเซชันของแสงบอกเราว่าแรงโน้มถ่วงแรงดึงนั้นแข็งแกร่งเพียงใดในส่วนต่าง ๆ ของอวกาศ”
“ ผลลัพธ์ใหม่ยืนยันรูปแบบที่เรียบง่ายของจักรวาลและได้ตัดการแข่งขันทางเลือกส่วนใหญ่”
ในช่วงหลายร้อยพันปีแรกหลังจากบิ๊กแบงพลาสมาดึกดำบรรพ์ที่เต็มไปด้วยจักรวาลนั้นร้อนมากจนแสงไม่สามารถเผยแพร่ได้อย่างอิสระทำให้จักรวาลทึบแสงอย่างมีประสิทธิภาพ
CMB แสดงถึงขั้นตอนแรกในประวัติศาสตร์ของจักรวาลที่เราเห็น - ได้อย่างมีประสิทธิภาพภาพทารกของจักรวาล
ภาพการกระทำใหม่ให้มุมมองที่ชัดเจนอย่างน่าทึ่งเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงที่ลึกซึ้งมากในความหนาแน่นและความเร็วของก๊าซที่เต็มไปด้วยจักรวาลหนุ่ม
“ มีกล้องโทรทรรศน์ร่วมสมัยอื่น ๆ ที่วัดการโพลาไรซ์ด้วยเสียงรบกวนต่ำ แต่ไม่มีใครปกปิดท้องฟ้าได้มากเท่าการกระทำ” ดร. นาสกล่าว
“ สิ่งที่ดูเหมือนเมฆหมอกในความเข้มของแสงนั้นมีพื้นที่หนาแน่นมากขึ้นเรื่อย ๆ ในทะเลไฮโดรเจนและฮีเลียม - เนินเขาและหุบเขาที่ยาวนานหลายล้านปีแสง”
“ ในช่วงหลายล้านล้านต่อไปนี้เป็นเวลาหลายพันล้านปี Gravity ดึงพื้นที่ที่หนาแน่นขึ้นของก๊าซเข้ามาเพื่อสร้างดาวและกาแลคซี”
ภาพรายละเอียดเหล่านี้ของจักรวาลแรกเกิดกำลังช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ตอบคำถามที่ยาวนานเกี่ยวกับต้นกำเนิดของจักรวาล
“ เมื่อมองย้อนกลับไปในช่วงเวลานั้นเมื่อสิ่งต่าง ๆ ง่ายขึ้นมากเราสามารถรวบรวมเรื่องราวของจักรวาลของเราที่พัฒนาไปยังสถานที่ที่ร่ำรวยและซับซ้อนที่เราพบในวันนี้” ศาสตราจารย์มหาวิทยาลัยพรินซ์ตันโจ Dunkley ผู้นำการวิเคราะห์ ACT กล่าว
“ เราวัดได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้นว่าจักรวาลที่สังเกตได้ขยายเวลาเกือบ 50 พันล้านปีแสงในทุกทิศทางจากเราและมีมวลมากถึง 1,900 'Zetta-Suns' หรือเกือบ 2 ล้านล้านดวงอาทิตย์” ศาสตราจารย์ของมหาวิทยาลัยคาร์ดิฟฟ์
“ จาก 1,900 Zetta-suns มวลของสสารปกติ-ชนิดที่เราสามารถมองเห็นและวัดได้-มีเพียง 100 เท่านั้น”
“ มวล Zetta-Suns อีก 500 ตัวเป็นสสารมืดลึกลับและเทียบเท่ากับ 1,300 เป็นพลังงานสูญญากาศที่มีอำนาจเหนือ (เรียกอีกอย่างว่าพลังงานมืด) ของพื้นที่ว่าง”
อนุภาคนิวตริโนขนาดเล็กประกอบขึ้นที่มวล Zetta-Suns มากที่สุด ในเรื่องปกติสามในสี่ของมวลคือไฮโดรเจนและฮีเลียมหนึ่งในสี่
“ ฮีเลียมเกือบทั้งหมดในจักรวาลถูกผลิตในช่วงเวลาสามนาทีแรกของเวลาจักรวาล” ดร. ธีบัตหลุยส์นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยปารีส-แซคเลย์และ CNRS กล่าว
“ การวัดความอุดมสมบูรณ์ใหม่ของเราเห็นด้วยกับแบบจำลองทางทฤษฎีและการสังเกตในกาแลคซี”
“ องค์ประกอบที่มนุษย์เราทำจาก - คาร์บอนส่วนใหญ่มีออกซิเจนและไนโตรเจนและเหล็กและแม้แต่ร่องรอยของทองคำ - ถูกสร้างขึ้นในภายหลังในดวงดาวและเป็นเพียงการโรยที่ด้านบนของสตูว์จักรวาลนี้”
การวัดใหม่ของ ACT ได้ปรับปรุงการประมาณการสำหรับอายุของจักรวาลและการเติบโตอย่างรวดเร็วในปัจจุบัน
ความไม่พอใจของสสารในจักรวาลยุคแรกส่งคลื่นเสียงผ่านอวกาศเช่นระลอกคลื่นที่แพร่กระจายเป็นวงกลมบนบ่อ
“ จักรวาลที่อายุน้อยกว่าจะต้องขยายเร็วขึ้นเพื่อให้ถึงขนาดปัจจุบันและภาพที่เราวัดจะดูเหมือนจะมาถึงเราจากที่ใกล้ชิดยิ่งขึ้น” ศาสตราจารย์มาร์คเดฟลินของมหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนียรองผู้อำนวยการ ACT ACT กล่าว
“ ขอบเขตที่ชัดเจนของระลอกคลื่นในภาพจะมีขนาดใหญ่ขึ้นในกรณีนั้นในลักษณะเดียวกับที่ไม้บรรทัดที่อยู่ใกล้กับใบหน้าของคุณจะมีขนาดใหญ่กว่าหนึ่งที่อยู่ในความยาวของแขน”
“ ข้อมูลใหม่ยืนยันว่าอายุของจักรวาลคือ 13.8 พันล้านปีโดยมีความไม่แน่นอนเพียง 0.1%”
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมานักจักรวาลวิทยาไม่เห็นด้วยเกี่ยวกับค่าคงที่ฮับเบิลอัตราที่พื้นที่กำลังขยายตัวในปัจจุบัน
การวัดที่ได้จาก CMB ได้แสดงอัตราการขยายตัวอย่างต่อเนื่องที่ 67 ถึง 68 กม. ต่อวินาทีต่อ megaparsec ในขณะที่การวัดที่ได้จากการเคลื่อนที่ของกาแลคซีใกล้เคียงบ่งบอกถึงค่าคงที่ฮับเบิลสูงถึง 73 ถึง 74 กม. ต่อวินาที
ด้วยการใช้ข้อมูลที่เพิ่งเปิดตัวใหม่ทีม ACT ได้วัดค่าคงที่ฮับเบิลด้วยความแม่นยำเพิ่มขึ้น
การวัดของพวกเขาตรงกับการประมาณการที่ได้มาจาก CMB ก่อนหน้านี้
“ เราใช้การวัดใหม่ของท้องฟ้าใหม่นี้ทำให้เราตรวจสอบแบบจำลองทางดาราศาสตร์อย่างอิสระและผลลัพธ์ของเราแสดงให้เห็นว่ามันถือได้” ดร. Adriaan Duivenvoorden นักวิจัยจาก Max Planck Institute for Astrophysics กล่าว
เป้าหมายสำคัญของงานคือการตรวจสอบแบบจำลองทางเลือกสำหรับจักรวาลที่จะอธิบายความขัดแย้ง
“ เราต้องการดูว่าเราสามารถหารูปแบบทางดาราศาสตร์ที่ตรงกับข้อมูลของเราและคาดการณ์อัตราการขยายตัวที่เร็วขึ้นหรือไม่” ดร. โคลินฮิลล์นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโคลัมเบียกล่าว
“ ทางเลือกรวมถึงการเปลี่ยนวิธีการที่นิวตริโนและพฤติกรรมมืดที่มองไม่เห็นเพิ่มระยะเวลาของการขยายตัวเร่งในจักรวาลยุคแรกหรือเปลี่ยนค่าคงที่พื้นฐานของธรรมชาติ”
“ เราใช้ CMB เป็นเครื่องตรวจจับสำหรับอนุภาคหรือทุ่งนาใหม่ในจักรวาลยุคแรกเพื่อสำรวจภูมิประเทศที่ไม่ได้จดบันทึกไว้ก่อนหน้านี้” ดร. ฮิลล์กล่าว
“ ข้อมูล ACT ไม่แสดงหลักฐานของสัญญาณใหม่เช่นนี้ด้วยผลลัพธ์ใหม่ของเราโมเดลมาตรฐานของจักรวาลได้ผ่านการทดสอบที่แม่นยำเป็นพิเศษ”
“ มันน่าประหลาดใจเล็กน้อยสำหรับเราที่เราไม่พบหลักฐานบางส่วนที่สนับสนุนมูลค่าที่สูงขึ้น” ศาสตราจารย์สแตกส์กล่าว
“ มีบางพื้นที่ที่เราคิดว่าเราอาจเห็นหลักฐานสำหรับคำอธิบายของความตึงเครียดและพวกเขาก็ไม่ได้อยู่ในข้อมูล”
