Ny indsigt i oprindelsen af ​​vores univers

Nye data frigivet i dag af Atacama Cosmology Telescope (ACT) i Chile indikerer, at vores univers er omkring 13,8 milliarder år gammelt, svarende til målinger foretaget af Planck-satellitten i 2015, og sætter spørgsmålstegn ved resultaterne fra 2019 fra en anden forskergruppe, der bestemte universets alder til at være meget yngre end hvad Planck-satellitten havde forudsagt. Den undersøgelse havde målt bevægelsen af ​​galakser for at komme frem til deres antal, mens ACT målte polariseret lys for at nå sine konklusioner.

Mark Halpern, UBC professor i afdelingen for fysik og astronomi, er en del af det internationale team, der samarbejder om ACT, som omfatter forskere fra 41 institutioner i syv lande. Vi talte med Halpern om disse nye resultater, og deres betydning.

Hvordan virker ACT-teleskopet?

Atacama Cosmology Telescope er et seks meter diameter teleskop med et meget følsomt kamera, som måler polariseret lys. Det er et af de højeste observatorier i verden, placeret langs højderyggen af ​​de chilenske Andesbjerge for at undgå at skulle se gennem våd luft. Selve teleskopet blev bygget af Empire Dynamic Systems i Port Coquitlam, og taget fra Vancouver til Chile med båd.

Den er indstillet til at arbejde ved bølgelængder tæt på et par millimeter, hvor den klareste ting på himlen er en termisk glød tilbage fra plasmaet, som fyldte det tidlige univers. ACT bruger al sin tid på at scanne frem og tilbage, lave de mest følsomme kort, den kan af kosmisk struktur. Det nye i denne dataudgivelse er, at vores målinger af polarisering er meget præcise. Himlens lysstyrke fortæller os om strukturen i det tidlige univers. Polarisering fortæller os om bevægelse. Sammen, dataene giver os et meget detaljeret billede af dynamikken.

Hvad fortæller disse nye fund os om universets alder? Og hvorfor er dette vigtigt?

Betydningen af ​​disse resultater, for mig, er, at selv med forbedrede data og bedre forståelse, vores model af universet holder meget godt. Alderen er egentlig ikke den store sag her. Vi plejede at tro, at universet var omkring 13,77 milliarder år gammelt, plus eller minus 40 millioner år. Nu tror vi, at den er 13,79 milliarder år gammel, plus eller minus 21 millioner år.

Måske lyder 21 millioner år som en stor usikkerhed, men som en brøkdel, dette er meget præcist. Forestil dig en læge, der undersøger en 50-årig patient og ud fra deres nuværende tilstand, ikke deres historie, estimerer deres alder med en præcision på 25 dage!

Vi kan være så præcise, fordi dataene er fremragende, modellen passer meget godt, og modellen er enkel. På baggrund af data, vi forstår systemet, og der er ikke mange muligheder for, hvordan universet har ældet. Det fantastiske er, hvor selvbevidste vi er, og hvad dette fortæller os om vores liv, at vi kan vide, at universet har en begyndelse, og kender dens alder med en høj grad af nøjagtighed.

Rejser disse fund nogen nye spørgsmål om vores univers og dets oprindelse?

Ja og nej. Hovedhistorien er, at disse data tilføjer en hel del præcision til vores målinger, og alligevel forbliver den enkleste model af vores univers i meget god form. Dette har været en ekstraordinær historie gennem årene, hvor dataene forbedres i præcision med en faktor på 100, 000 og de samme modeller passer stadig.

Men disse data øger den ene smule spænding, der er i det overordnede kosmologiske datasæt. Når vi udleder Hubbles konstant - universets nuværende ekspansionshastighed - ud fra den kosmiske mikrobølgebaggrund (CMB) og andre meget store målinger, får vi en anden værdi end der måles mere lokalt fra det man kalder en afstandsstige. Hvis denne forskel er reel, det er en udfordring for kosmologiske modeller.

Hvad er det næste for ACT?

Vores observationer fortsætter. Vores næste store mål er at søge efter et lille paritetskrænkende polarisationsmønster. Hvis vi ser det, det er et fingerpeg om gravitationsstråling genereret i de allertidligste øjeblikke af universets fødsel. Mange eksperimenter, ikke kun ACT, leder efter dette signal.