Ученые Калифорнийского университета в Дэвисе и коллаборации South Pole Telescope, возглавляемой Чикагским университетом, использовали данные наблюдений космического микроволнового фона, собранные с Южнополярного телескопа, для изучения теоретических основ стандартной космологической модели. Результаты исследования, опубликованные на сайте arXiv, предоставляют новые данные, подтверждающие достоверность этой модели, и предлагают новый подход для расчета постоянной Хаббла.
Основное внимание в исследовании было уделено поляризованному свету космического микроволнового фона. Этот свет, впервые возникший 400 000 лет после Большого взрыва, продолжает путешествовать по Вселенной. Исследователи проанализировали поляризацию этих фотонов, что позволило им изучить важные аспекты ранней эволюции Вселенной и уточнить параметры, связанные с ее расширением, включая постоянную Хаббла.
Для получения точных результатов ученые использовали данные, собранные Южнополярным телескопом в 2019 и 2020 годах. В ходе наблюдений они охватили 1500 квадратных градусов неба, создав масштабную карту массы во Вселенной. Это исследование стало первым, использующим только данные о поляризации реликтового излучения, что делает его независимым от предыдущих исследований, основанных на общей интенсивности света.
Для дальнейшего анализа ученые использовали вычислительные ресурсы Национального научно-вычислительного центра энергетических исследований в Беркли. С помощью суперкомпьютеров они проверяли, как должна выглядеть карта поляризации в идеальных условиях, без искажений, вызванных гравитационным линзированием. Это позволило более точно определить структуру массы, которая вызывает эти искажения, и оценить влияние гравитации на путь света.
Гравитационное линзирование искажает свет, идущий к Земле, создавая различные изображения из разных областей Вселенной. Эти искажения использовались для создания карты распределения массы, которая помогает исследовать структуру и динамику ранней Вселенной. Компьютерное моделирование позволило выявить закономерности, которые были подтверждены в ходе наблюдений, увеличив точность расчетов.
Результаты исследования укрепляют доверие к стандартной космологической модели, а также предоставляют новый взгляд на загадку «напряжения Хаббла», связанного с различиями в измерениях постоянной Хаббла с помощью разных методов. Этот подход, использующий данные поляризации, может стать важным инструментом для будущих исследований в области космологии, а также для более глубокого понимания эволюции Вселенной.
