Die klarsten und präzissten Bilder des Universums in den Kinderschuhen – die früheste kosmische Zeit für den Menschen – wurden von einem internationalen Team von Astronomen produziert.
Die neuen Bilder, die als kosmischer Mikrowellenhintergrund (CMB) bezeichnet und mehr als 13 Milliarden Jahre lang in den chilenischen Anden gereist ist, enthüllen das Universum, als es ungefähr 380.000 Jahre alt war-das Äquivalent von Stunden alten Babybildern eines mittleren Kosmos mit mittleren Zeiten.
Die Forschung durch die Zusammenarbeit der Atacama Cosmology Telescope (ACT) zeigt sowohl die Intensität als auch die Polarisierung des frühesten Lichts nach dem Urknall mit beispielloser Klarheit und enthüllte die Bildung alter, konsolidierender Wolken von Wasserstoff und Helium, die sich später zu den ersten Sternen und Galaxien entwickelten.
Das Team, zu dem Forscher der Cardiff University gehören, sagt, dass die Analyse des CMB in High Definition es ihnen ermöglicht hat, ein einfaches Modell des Universums zu bestätigen und viele konkurrierende Alternativen auszuschließen.
Sie präsentierten ihre Ergebnisse bei der Jahrestagung der American Physical Society am 19. März 2025 und reichte sie dem Peer Review -Prozess zur Veröffentlichung in der Zeitschrift für Kosmologie und Astropartikelphysik.
Professor Erminia Calabrese, Forschungsdirektorin an der School of Physics and Astronomy an der Cardiff University und ein leitender Autor eines der vorgestellten Studien, sagte: „Diese neuen Bilder ermöglichen es uns, die Prozesse, die die komplexen kosmischen Strukturen, die wir auch in den Nachthimmel und in unserem eigenen Planeten sehen, mit hoher Präzision zu rekonstruieren.
„Wir konnten genauer als je zuvor messen, dass das beobachtbare Universum fast 50 Milliarden Lichtjahre in alle Richtungen von uns erweitert und so viel Masse wie 1.900 ‚Zetta-Suns‘ oder fast 2 Billionen Billionen Sonne enthält.
„Von diesen 1.900 Zetta-Suns ist die Masse der normalen Materie-die Art, die wir sehen und messen können-nur 100. Drei Viertel davon sind Wasserstoff und ein Viertel ist Helium.
„Die Elemente, aus denen Menschen bestehen, wurden später in Sternen in Sternen gebildet und sind nur ein Streut über diesen kosmischen Eintopf.
„Weitere 500 Zetta-Suns der Masse befinden sich in der unsichtbaren dunklen Angelegenheit einer unbekannten Natur, und die restlichen 1.300 sind die dominierende Vakuumenergie oder die„ dunkle Energie “des leeren Raums.“
Ein Hauptziel der Arbeit war es, alternative Modelle für das Universum zu untersuchen, die die Meinungsverschiedenheit erklären würden, die in den letzten Jahren über die Hubble -Konstante entstanden ist, die Rate, mit der sich der Raum heute erweitert.
Aus dem CMB abgeleitete Messungen haben konsequent eine Expansionsrate von 67–68 Kilometern pro Sekunde pro Megaparsec (km/s/mpc) gezeigt, während die aus der Bewegung nahe gelegenen Galaxien abgeleiteten Messungen eine Hubble -Konstante von 73–74 km/s/mpc anzeigen.
Mit ihren neu veröffentlichten Daten bestätigte das ACT -Team den niedrigeren Wert für die Hubble -Konstante und mit erhöhter Präzision.
„Wir haben viele Modelleklassen gescannt, die einen höheren Wert der Expansionsrate bieten könnten, aber sie wurden von den neuen Daten nicht bevorzugt“, fügte Professor Calabrese hinzu.
Die neuen Messungen haben auch die Schätzung des Zeitalters des Universums verfeinert und festgestellt, dass es 13,8 Milliarden Jahre alt ist, mit einer Unsicherheit von nur 0,1%.
ACT war ein großer Forschungsschwerpunkt für das Team der Cardiff University mit seiner Astronomy Instrumentation Group, die sich seit dem ersten Instrumentendesign im Jahr 2004 an der optischen Layout von ACT beteiligt.
„Unsere einzigartigen Filter haben es den ACT -Detektoren ermöglicht, mit der Sensibilität zu arbeiten, die erforderlich ist, um diese enormen Messungen vorzunehmen“, sagte Professor Carole Tucker, Astronomy Instrumentation Group, Cardiff Hub für Astrophysik -Forschung und -technologie.
Arbeiten von Professor Calabrese seit 2011 haben die Daten in Informationen über grundlegende Eigenschaften des Kosmos umgewandelt.
Die endgültige Datencharakterisierung und -interpretation, die beim Treffen vorgestellt wurde, ist das Ende der vierjährigen Arbeit mit dem Postdoktoranden von Cardiff Hidde Jaen.
„ACT war mein kosmisches Labor während meiner Doktoranden.
ACT hat seine Beobachtungen im Jahr 2022 abgeschlossen, und die Aufmerksamkeit wendet sich nun dem neuen, fähigen Simons -Observatorium am selben Ort in Chile – dem nächsten großen CMB -Projekt für das Cardiff -Team.
„Es ist großartig zu sehen, wie ACT mit dieser Ergebnisse in den Ruhestand geht“, fügte Professor Calabrese hinzu.
„Der Kreis schließt sich weiterhin um unser Standardmodell der Kosmologie, wobei diese neuesten Ergebnisse stark darüber belasten, welche Universen nicht mehr möglich sind.“