Анализируя свет, мы можем определить приблизительный возраст Вселенной. (Изображение предоставлено: Константин Джонни / Getty Images)
В космическом вакууме разбросаны звезды, галактики, звездные остатки и другие объекты, которым миллиарды и миллиарды лет. Сейчас считается, что возраст Вселенной составляет около 13,8 миллиарда лет – почти непостижимо. Но откуда мы это знаем?
Мы можем определить возраст Вселенной (в некоторой степени), анализируя свет и другие типы излучения, идущего из глубокого космоса, но ученые не всегда соглашались с возрастом Вселенной, и они продолжают уточнять ответ по мере повышения уровня телескопов.
В 1920-х годах астроном Эдвин Хаббл придумал способ определения взаимосвязи между расстоянием до объекта, основанным на том, сколько времени требуется его свету, чтобы достичь Земли, и скоростью его удаления от нас, основанной на том, насколько сильно свет из отдаленных мест краснеет, или смещается в сторону более низкоэнергетического (или более красного) конца электромагнитного спектра.
Читайте также: Сколько темной материи во Вселенной?
Эта метрика, теперь известная как постоянная Хаббла, описывает расширение Вселенной в разных местах. По данным NASA, постоянная Хаббла выше для объектов, которые находятся дальше, и наоборот, что позволяет предположить, что расширение Вселенной ускоряется. Одним из следствий этого открытия является то, что предполагаемый возраст Вселенной труднее доказать. (1)
Сейчас считается, что Вселенной около 13,8 миллиарда лет. Это определили разные группы ученых, которые объявили о своих выводах в 2020 году после переоценки данных космического корабля «Планк» Европейского космического агентства и анализа данных космологического телескопа Атакама (ACT) в Чили. Это примерно на 100 миллионов лет старше предыдущей оценки, которая была определена на основе данных, полученных с космического корабля «Планк» в 2013 году. И космический корабль, и телескоп нанесли на карту реликтовое излучение (CMB), оставшееся от Большого взрыва. Объединив эти данные с существующими моделями того, как быстро появлялись различные типы материи и небесных объектов после того, как все началось, ученые смогли оценить, как далеко назад произошло это взрывное рождение Вселенной.
Иллюстрация, показывающая расширение Вселенной после Большого взрыва. (Изображение предоставлено: Марк Гарлик / Science Photo Library / Getty Images)
Ученые считают, что свет от реликтового излучения появился через 400000 лет после Большого взрыва. Вселенная начиналась как раскаленная плазма, в которой световые пучки, или фотоны, были присоединены к электронам. В конце концов он достаточно остыл, чтобы фотоны отделились от электронов, покинули плазму и рассеялись по космосу, сформировав то, что сейчас известно как реликтовое излучение. Таким образом, измеряя, насколько далеко находится такой рассеянный свет, ученые получают оценку того, сколько лет Вселенной.
«Чем больше расстояние, которое мы измеряем, до самого последнего времени рассеяния фотонов, тем старше возраст Вселенной, поскольку реликтовому излучению приходилось преодолевать большее расстояние, чтобы добраться до нас,» – сказал Стив Чой, национальный исследователь, постдокторант Научного фонда астрономии и астрофизики Корнельского университета. «Это заняло бы больше времени, а значит, более старший возраст».
Читайте также: Какой формы Вселенная?
Для более новой оценки в 13,8 миллиарда лет, объявленной в 2020 году, Симон Айола, научный сотрудник Центра вычислительной астрофизики Института Флэтайрон в Нью-Йорке, возглавил группу ученых, которые повторно исследовали реликтовое излучение с помощью ACT, согласно их исследованию, опубликованному в научном журнале Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. (2)
«Хотя эти карты охватывают меньшую область, чем карты, выпущенные командой Планка, их улучшенное разрешение позволяет проводить более точные измерения,» – сказал Айола. «Наши наблюдения обеспечивают независимое измерение неба реликтового излучения, которое можно сравнить с измерением, сделанным командой Планка».
Айола и его коллеги совершили прорыв, получив возможность наблюдать реликтовое излучение в меньшем масштабе, чем когда-либо, поэтому они смогли увидеть гораздо больше деталей и нарушений, которые рассказали о том, что происходило в ранней Вселенной и как далеко назад произошли эти явления. Это было возможно, потому что ACT очень чувствителен. Сравнив эти высокоточные карты с существующими прогнозами возраста Вселенной, команда пришла к выводу, что возраст составляет 13,8 миллиарда лет.
Аналогичное исследование с космологическим телескопом Атакама, проведенное под руководством Чоя в соавторстве с Айолой и опубликованное в журнале Journal of Cosmology and Astroparticle Physics в 2020 году, также показало, что возраст Вселенной составляет около 13,8 миллиарда лет. (3)
Возможно ли, что Вселенная еще старше? Может быть. По мере того, как телескопы становятся все более совершенными, они могут заглянуть в прошлое дальше, чем мы когда-либо могли себе представить, и найти что-то, что изменит все, что, как мы думали, мы знали.
Работает экологическим и научным журналистом более 15 лет. Пишет о науке, культуре, космосе и устойчивом развитии. Внештатный автор сайта «Знание – свет».
