Новые результаты прибора, расположенного высоко в чилийских Андах, дают канадским, американским и чилийским исследователям более четкое представление о том, как выглядела Вселенная в первые мгновения после Большого взрыва.
Космологи из Канадского института теоретической астрофизики (CITA) при Университете Торонто вместе с коллегами-исследователями из США и Чили используют данные, полученные с помощью прибора для формирования изображений космического фона (CBI), для наблюдения времени в далекой Вселенной. прошлое, когда впервые формировались атомы. Находки показывают первые движения между этими «семенами», которые в конечном итоге привели к скоплениям ранних галактик.
Новые данные также предоставляют дополнительные доказательства, подтверждающие точность стандартной инфляционной модели ранней Вселенной, которая предполагает, что Вселенная быстро расширялась в первые мгновения после Большого взрыва. Результаты опубликованы в онлайн-издании Science Express от 7 октября.
«Долгожданное обнаружение этих крошечных сигналов в первом свете Вселенной стало возможным благодаря этим замечательным технологическим достижениям в таких экспериментах, как CBI», - говорит профессор университета Ричард Бонд, директор CITA и исследователь. соавтор статьи. «Для нас в CITA выпала честь быть полностью вовлеченными как члены команды CBI в раскрытие этих сигналов и интерпретацию их космологического значения для того, что стало стандартной моделью формирования и эволюции космических структур».
CBI представляет собой массив микроволновых телескопов, состоящий из 13 отдельных антенн, каждая около трех футов в диаметре и работающих в 10 частотных каналах. Он расположен на Льяно-де-Чахнантор, высокогорном плато в Чили, на высоте 5 090 метров над уровнем моря, что делает его самым сложным научным инструментом, когда-либо использовавшимся на таких больших высотах. Телескоп настолько высок, что членам научной группы приходится носить с собой баллоны с кислородом, чтобы работать на месте.
Космическое фоновое излучение, наблюдаемое CBI, относится к эпохе всего 400 000 лет после Большого взрыва и предоставляет обширную информацию о природе Вселенной. В эту далекую эпоху не существовало ни одной из привычных структур Вселенной: не было ни галактик, ни звезд, ни планет, только крошечные флуктуации плотности. Расширяющаяся Вселенная остыла, и через 400 000 лет после Большого взрыва она стала достаточно холодной, чтобы электроны и протоны объединились в атомы.
Новые данные были собраны CBI в период с сентября 2002 г. по май 2004 г. Результаты основаны на явлении света, известном как поляризация - CBI выделяет поляризованный свет, и именно детали этого света раскрывают движение семян скоплений галактик.
Работая в тесном сотрудничестве со своими коллегами из Калифорнийского технологического института и Национальной радиоастрономической обсерватории, ученые CITA участвовали во всех аспектах исследования, от сбора данных на объекте CBI до комплексного анализа сигналов с использованием основные суперкомпьютерные мощности в CITA.
Энтони Ридхед, главный исследователь проекта CBI и профессор астрономии Калифорнийского технологического института, говорит, что новые результаты поляризации убедительно подтверждают стандартную модель Вселенной как места, в котором темная материя и темная энергия гораздо более распространена, чем повседневная материя. Это представляет серьезную проблему для физики, по словам Ридхеда, который объясняет, что современная физика не может объяснить, почему темная энергия доминирует во Вселенной. В настоящее время исследователи пытаются уточнить наблюдения поляризации и изучить полную интенсивность и сигналы поляризации в надежде найти ключи к разгадке природы темной материи и темной энергии.
Финансирование исследования было предоставлено Институтом космологической физики Кавли, Калифорнийским технологическим институтом, Национальным научным фондом, Чилийским центром астрофизики, Канадским советом по естественным наукам и инженерным исследованиям, Канадским институтом Передовые исследования и Канадский фонд инноваций.