С 2009 по 2013 год спутник ЕКА Planck проводил измерения так называемого космического микроволнового фона (CMB). CMB — это излучение, возникшее ок.
13 миллиардов лет назад, примерно 380 000 лет после Большого взрыва. Из-за расширения Вселенной этот свет до сих пор можно наблюдать в микроволновом диапазоне по всему небу.
В период с 2009 по 2013 год Планк исследовал небо, чтобы нанести на карту этот древний свет с беспрецедентной детализацией. Сейчас опубликовано несколько исследовательских статей по данным Planck. Группа исследователей космологии Института теоретической физики (ИТФ) Гейдельбергского университета участвовала в одном из этих исследований.
«Точные измерения космического микроволнового излучения показывают мельчайшие различия в температуре. На карте звездного неба эти колебания температуры выглядят как маленькие пятнышки.
Каждое пятнышко — это область с несколько более высокой или более низкой температурой», — объясняет доктор Валерия Петторино, руководитель младшей исследовательской группы в ИТП. Предыдущие результаты указывают только на шесть параметров, которые описывают развитие Вселенной после Большого взрыва с относительной точностью, используя так называемую стандартную модель космологии. Температурные различия космического микроволнового фона позволили исследователям определить эти параметры с исключительной точностью. Один из них составляет так называемую темную энергию, которая составляет около 70 процентов всей энергии Вселенной и отвечает за ее ускоренное расширение.
Исследования темной энергии все еще находятся в зачаточном состоянии. Несмотря на то, что данные космического микроволнового фона показывают, что требуется темная энергия, ее состав остается неясным.
Используя последние спутниковые данные, исследователи Planck проверили различные теории, которые учитывают темную энергию и основаны на модифицированной гравитации — и, следовательно, также ставят под сомнение теорию гравитации, постулируемую в теории относительности Альберта Эйнштейна. Они использовали широкий спектр методов и другие данные измерений, включая барионные акустические колебания, которые представляют собой волны плотности из ранней Вселенной, локальные измерения постоянной Хаббла, которая определяет скорость расширения Вселенной в настоящее время, а также определенные группа сверхновых или взрывающихся звезд.
По данным Planck ученые смогли определить, сколько темной энергии существовало в прошлом. «Удивительно, но количество ранней темной энергии было значительно меньше, чем мы ожидали. До сих пор предполагалось, что темная энергия составляла максимум один процент всей энергии на момент высвобождения микроволнового фонового излучения. Но новый планк результаты показывают, что оно могло быть не более 0,4% », — поясняет доктор Петторино. «Это большая проблема для теоретических моделей темной энергии, которые предсказывали значительно большее количество энергии для ранней Вселенной», — добавляет доктор Маттео Мартинелли, постдок ITP.Более того, анализ данных Planck также выявил небольшие нарушения в самой гравитации, которые не полностью согласуются со стандартной моделью космологии.
Несмотря на то, что эти отклонения крошечные и варьируются в зависимости от изучаемого набора данных, они требуют дальнейшего тестирования и исследования с другими наборами данных. «Дальнейшие исследования могут позволить нам выяснить, действительно ли мы имеем дело с отклонениями от закона всемирного тяготения Эйнштейна, которые требуют возвращения к чертежной доске», — говорит Валерия Петторино. По словам физика, анализ имеет ключевое значение для космологических исследований темной энергии и гравитации. Они могут дать неоценимый импульс предстоящим спутниковым миссиям, таким как миссия Евклида 2020 года, запланированная ЕКА и НАСА.
Астрономические институты Гейдельбергского университета снова станут основными участниками этой миссии.