У космічному вакуумі розкидані зірки, галактики, залишки зірок та інші об’єкти, яким мільярди років. Зараз вважається, що вік Всесвіту становить близько 13,8 мільярдів років. Але звідки ми це знаємо?
Ми можемо визначити вік Всесвіту (певною мірою), аналізуючи світло та інші типи випромінювання, що поширюється з далекого космосу, але вчені не дійшли повної згоди щодо віку Всесвіту, і вони продовжують уточнювати відповідь у міру підвищення рівня потужності телескопів, зазначається у статті Live Science.
У 1920-х роках астроном Едвін Хаббл винайшов спосіб з’ясувати залежність між відстанню об’єкта на основі того, скільки часу потрібно його світлу, щоб досягти Землі, та з якою швидкістю він віддаляється від нас, виходячи з того, скільки світла з віддалених місць змінилося на червоний колір або перемістилося до низькоенергетичного (або більш червоного) кінця електромагнітного спектру.
Ця метрика, тепер відома як постійна Хаббла, описує розширення Всесвіту в різних місцях. За даними NASA, постійна Хаббла вища для об’єктів, які знаходяться далі, і навпаки, що свідчить про прискорення розширення Всесвіту. Одним із наслідків цього відкриття є те, що передбачуваний вік Всесвіту важче довести.
В даний час вік Всесвіту вважається приблизно 13,8 мільярда років. Це було визначено різними групами вчених, які оголосили про свої відкриття в 2020 році після переоцінки даних космічного корабля Європейського космічного агентства «Планк» і аналізу даних космологічного телескопа Атакама (ACT) в Чилі. Це приблизно на 100 мільйонів років більше за попередню оцінку, яка була визначена за даними, переданими з космічного корабля «Планк» у 2013 році.
І космічний корабель, і телескоп склали карту космічного мікрохвильового фону (CMB), який є залишковим світлом від Великого вибуху. Об’єднавши ці дані з існуючими моделями того, як швидко різні типи матерії та небесних об’єктів з’явилися б після того, як усе почалося, вчені змогли оцінити, як давно відбулося вибухове народження Всесвіту.
Вчені вважають, що світло від CMB виникло через 400 000 років після Великого вибуху. Всесвіт починався як палаюча плазма, в якій пакети світла або фотони були приєднані до електронів. Зрештою він охолонув достатньо, щоб фотони звільнилися від електронів, залишили плазму та розсіялися по всьому простору, утворюючи те, що зараз відомо як CMB. Тож, вимірюючи, наскільки далеко таке розсіяне світло, вчені отримують оцінку того, скільки років Всесвіту.
«Чим більша відстань, яку ми вимірюємо до останнього часу розсіювання фотонів, тим старший вік Всесвіту, оскільки CMB довелося подолати більшу відстань, щоб дістатися до нас», — сказав Стів Чой, докторант астрономії та астрофізики наукового фонду Корнельського університету. «Це зайняло б більше часу, а значить, старший вік».
Для новішої оцінки 13,8 мільярдів років, оголошеної в 2020 році, Сімона Айола, науковий співробітник Центру обчислювальної астрофізики в Інституті Флетайрона в Нью-Йорку, очолила групу вчених, які повторно досліджували космос мікрохвильового фону за допомогою ACT, відповідно до їх дослідження, опублікованого в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics .
«Хоча ці карти охоплюють менший регіон, ніж ті, які випустила команда Planck, їх покращена роздільна здатність дозволяє проводити точніші вимірювання», — сказав Айола Live Science. «Наші спостереження забезпечують незалежне вимірювання неба CMB, яке можна порівняти з вимірюванням, зробленим командою Planck».
Айола та її колеги зробили прорив, отримавши можливість спостерігати CMB у меншому масштабі, тож вони змогли побачити набагато більше деталей і нерегулярностей, які розповідали про те, що відбувалося в ранньому Всесвіті та як далеко відбулися ці явища. Це стало можливим через те, що ACT дуже чутливий. Порівнявши ці високоточні карти з існуючими прогнозами віку Всесвіту, команда дійшла до 13,8 мільярдів років.
Подібне дослідження за допомогою телескопа Atacama Cosmology Telescope під керівництвом Чоя, співавтором якого є Айола та опубліковане в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics у 2020 році, також показало, що Всесвіту приблизно 13,8 мільярда років.
Чи можливо, що Всесвіт ще старший? Може й так. Оскільки телескопи стануть більш досконалими, вони зможуть зазирнути в минуле далі, ніж ми могли собі уявити, і знайти щось, що змінить усе, що ми думали і що знаємо сьогодні.
Раніше ми писали про те, що навіть циклічний Всесвіт повинен був мати початок. У простій моделі циклічного Всесвіту ентропія будь-якого даного Всесвіту має бути принаймні трохи більшою, ніж його батьківський Всесвіт. Отже, якщо всесвіти обертаються до нескінченного минулого, поточний Всесвіт матиме нескінченну ентропію, а це не так. Отже, мав бути якийсь початковий Всесвіт з низькою ентропією, і ми повернулися до початку.