يضيف العرض الجديد للضوء القديم تطورًا للجدل حول عمر الكون

بقع زرقاء وحمراء على خلفية بيضاء.

جزء من صورة جديدة لأقدم ضوء في الكون ، ويعرف أيضًا باسمالخلفية الكونية الميكروويف. يغطي هذا الجزء قسمًا من السماء يبلغ عرضه 50 ضعف عرض القمر ، ويمثل مساحة تبلغ 20 مليارًاسنوات ضوئيةعير. الصورة عبر تلسكوب أتاكاما لعلم الكونيات / تعاون ACT /مؤسسة سيمونز.

كتبه توماس سومنر لمؤسسة سيمونز. نُشر في الأصل في 15 يوليو 2020.

من أعلى جبل في صحراء أتاكاما في تشيلي ، علماء الفلك من تلسكوب أتاكاما لعلم الكونيات التابع لمؤسسة العلوم الوطنية (يمثل) إلقاء نظرة جديدة على أقدم ضوء في الكون [المعروف أيضًا باسمالخلفية الكونية الميكروويف]. تشير ملاحظاتهم الجديدة بالإضافة إلى القليل من الهندسة الكونية إلى أن عمر الكون يبلغ 13.77 مليار سنة ، أي ما يزيد أو يأخذ 40 مليون سنة.

يتطابق التقدير الجديد مع التقدير الذي قدمهالنموذج القياسي للكونوقياسات نفس الضوء التي أدلى بهاالقمر الصناعي بلانك. يضيف هذا تطورًا جديدًا إلى الجدل الدائر في مجتمع الفيزياء الفلكيةسيمون أيولا، المؤلف الأول لواحدمن ورقتين جديدتين حول النتائج المنشورة على arXiv.org.

في عام 2019 ، قدر فريق بحث يقيس حركات المجرات أن الكون أصغر بمئات الملايين من السنين مما توقع فريق بلانك. يشير هذا التناقض إلى أنه قد تكون هناك حاجة إلى نموذج جديد للكون وأثار مخاوف من أن إحدى مجموعات القياسات قد تكون غير صحيحة. علق أيولا ، الباحث في مركز الفيزياء الفلكية الحاسوبية التابع لمعهد فلاتيرون في مدينة نيويورك:

الآن توصلنا إلى إجابة يتفق عليها بلانك و ACT. إنه يتحدث عن حقيقة أن هذه القياسات الصعبة موثوقة.

يكشف عمر الكون أيضًا عن مدى سرعة توسع الكون ، وهو رقم محدد كميًا بواسطةثابت هابل. تشير القياسات الجديدة من تلسكوب أتاكاما لعلم الكونيات إلى أن ثابت هابل يبلغ 67.6 كيلومترًا في الثانية في الثانيةميجا فرسخ. هذا يعني أن الجسم 1 ميغا فرسخ (حوالي 3.26 مليونسنوات ضوئية) من الأرض تبتعد عنا بسرعة 67.6 كيلومترًا في الثانية بسبب توسع الكون. تتفق هذه النتيجة تمامًا تقريبًا مع التقدير السابق البالغ 67.4 كيلومترًا في الثانية لكل ميجا فرسخ من قبل فريق بلانك الأقمار الصناعية ، لكنها أبطأ من 74 كيلومترًا في الثانية لكل ميجا فرسخ مستنتج من قياسات المجرات.

تلسكوب مخروطي الشكل مقلوبًا على سهل صحراوي ، مع وجود الجبال في الخلفية.

تلسكوب أتاكاما لعلم الكونيات. باستخدام قياسات جديدة من هذا التلسكوب لخلفية الميكروويف الكونية ، صقل العلماء حسابات عمر الكون. الصورة عبر ديبرا كيلنر /مؤسسة سيمونز.

ستيف تشويمن جامعة كورنيل ، المؤلف الأول لآخرقالت الورقة المنشورة على arXiv.org:

لم يكن لدي تفضيل معين لأي قيمة محددة. كان سيكون مثيرا للاهتمام بطريقة أو بأخرى. وجدنا معدل توسع مناسب لتقدير فريق بلانك للأقمار الصناعية. يمنحنا هذا مزيدًا من الثقة في قياسات أقدم ضوء في الكون.

قال أيولا إن الاتفاق الوثيق بين نتائج ACT و Planck والنموذج الكوني القياسي حلو ومر:

من الجيد معرفة أن نموذجنا الآن قوي ، ولكن كان من الجيد رؤية تلميح لشيء جديد.

ومع ذلك ، قال إن الخلاف مع دراسة 2019 لحركات المجرات يحافظ على احتمال أن تكون الفيزياء غير المعروفة تلعب دورًا.

مثل القمر الصناعي بلانك ، ACT الأقران في ما بعد الانفجار العظيم. هذا الضوء ، المعروف باسم الخلفية الكونية الميكروية ، يمثل وقتًا بعد 380 ألف سنة من ولادة الكون عندما انضمت البروتونات والإلكترونات لتشكيل الذرات الأولى. قبل ذلك الوقت ، كان الكون معتمًا للضوء.

إذا تمكن العلماء من تقدير المسافة التي قطعها الضوء من الخلفية الكونية الميكروية للوصول إلى الأرض ، فيمكنهم حساب عمر الكون. لكن قول ذلك أسهل من فعله. من الصعب الحكم على المسافات الكونية من الأرض. لذا بدلاً من ذلك ، يقيس العلماء الزاوية في السماء بين جسمين بعيدين ، حيث تشكل الأرض والكائنان مثلثًا كونيًا. إذا كان العلماء يعرفون أيضًا الفصل المادي بين هذه الكائنات ، فيمكنهم استخدام هندسة المدرسة الثانوية لتقدير مسافة الكائنات من الأرض.

توفر الاختلافات الدقيقة في توهج الخلفية الكونية الميكروية نقاط ربط لتشكيل الرأسين الآخرين للمثلث. تلك الاختلافات في درجة الحرارة والاستقطابنتجت عنتقلبات الكمفي بدايات الكون التي تضخمت بفعل توسع الكون إلى مناطق متفاوتة الكثافة. (ستستمر البقع الأكثر كثافة لتشكيل عناقيد المجرات.) يمتلك العلماء فهمًا قويًا بما يكفي للسنوات الأولى للكون ليعرفوا أن هذه الاختلافات في الخلفية الكونية الميكروية يجب أن تكون متباعدة عادةً كل مليار سنة ضوئية لدرجة الحرارة ونصف ذلك بالنسبة لدرجات الحرارة. الاستقطاب. (بالنسبة إلى الحجم ، يبلغ قطر مجرتنا درب التبانة حوالي 200000 سنة ضوئية).

قامت ACT بقياس تقلبات الخلفية الكونية الميكروية بدقة غير مسبوقة ، مع إلقاء نظرة فاحصة على استقطاب الضوء.سوزان ستاغزقال الباحث الرئيسي في ACT وأستاذ الفيزياء Henry deWolf Smyth في جامعة برينستون:

قاس القمر الصناعي بلانك الضوء نفسه ، ولكن بقياس استقطابه بدقة أعلى ، تكشف الصورة الجديدة من ACT عن أقدم الأنماط التي رأيناها على الإطلاق.

مع استمرار ACT في إجراء الملاحظات ، سيكون لدى علماء الفلك صورة أوضح لخلفية الميكروويف الكونية وفكرة أكثر دقة عن المدة التي بدأ فيها الكون. سيبحث فريق ACT أيضًا في تلك الملاحظات بحثًا عن علامات فيزيائية لا تتناسب مع النموذج الكوني القياسي. يمكن لمثل هذه الفيزياء الغريبة أن تحل الخلاف بين تنبؤات العمر ومعدل تمدد الكون الناشئة عن قياسات الخلفية الكونية الميكروية وحركات المجرات.مارك ديفلين، نائب مدير ACT وأستاذ علم الفلك والفيزياء الفلكية Reese W. فلاور في جامعة بنسلفانيا ، قال:

نحن مستمرون في مراقبة نصف السماء من تشيلي بواسطة تلسكوبنا. مع زيادة دقة كلتا الطريقتين ، سيزداد الضغط لحل النزاع.

الخلاصة: ألقى علماء الفلك نظرة جديدة على أقدم ضوء في الكون ، والمعروف باسم الخلفية الكونية الميكروية. تشير ملاحظاتهم الجديدة إلى أن عمر الكون يبلغ 13.77 مليار سنة ، أي تزيد أو تقل عن 40 مليون سنة.

المصدر: تلسكوب أتاكاما لعلم الكونيات: خرائط DR4 والمعلمات الكونية

المصدر: تلسكوب أتاكاما لعلم الكونيات: قياس أطياف طاقة الخلفية الكونية الميكروية عند 98 و 150 جيجاهرتز

عبر مؤسسة سيمونز