Телескопы CLASS ночью. Фото: Университет Джонса Хопкинса.
Обладая уникальными возможностями отслеживания колебаний микроволновой энергии, небольшая обсерватория в Андах на севере Чили создала карты 75% неба в рамках усилий по более точному измерению происхождения и эволюции Вселенной.
Карты были созданы Центром больших угловых масштабов Национального научного фонда США (CLASS), возглавляемым астрофизиками из Университета Джонса Хопкинса. Измеряя микроволновую поляризацию или то, как эти энергетические волны колеблются в определенных направлениях, команда исследует историю и физику Вселенной — с самых первых моментов до момента формирования галактик, звезд и планет.
Новые карты неба и их интерпретации команды будут опубликованы в The Astrophysical Journal.
Результаты значительно улучшают наблюдения, когда ученым необходимо отфильтровывать микроволны, форму невидимого света, излучаемого нашей галактикой Млечный Путь, сообщает команда. Ожидается, что полученные результаты помогут ученым лучше понять космический микроволновый фон — остаточное излучение горячей, плотной и молодой Вселенной, которое развивалось за время ее существования в 13,8 миллиарда лет. Космологи используют этот сигнал, чтобы собрать воедино важные данные о ранней Вселенной.
«Изучая поляризацию космического микроволнового фона, астрофизики могут сделать вывод о том, какой должна была быть Вселенная в более ранние времена», — сказал Тобиас Марридж, профессор физики и астрономии Университета Джонса Хопкинса, который является одним из руководителей команды. «Астрофизики могут вернуться в очень, очень ранние времена — начальные условия, самые первые моменты, когда материя во Вселенной и распределение энергии впервые возникли — и могут связать все это с тем, что мы видим сегодня».
Новые карты CLASS дают более глубокое понимание конкретного сигнала, называемого линейной поляризацией, который исходит от излучения, создаваемого быстродвижущимися электронами, кружащимися вокруг магнитного поля Млечного Пути. Этот сигнал помогает ученым изучать нашу галактику, но он также может сбить с толку их взгляды на раннюю Вселенную.
Новые карты поляризационного неба CLASS содержат меньше шума, чем соответствующие спутниковые карты. Направление поляризации показано красным и синим цветом, а сила поляризации определяется глубиной цвета. Серые участки изображают части неба, которые телескопы CLASS не могут наблюдать из-за своего географического положения. Фото: Университет Джонса Хопкинса.
«Результаты значительно улучшают наше понимание физических процессов в ранней Вселенной, которые могли создать фон круговой поляризации, особой формы микроволнового излучения. Что касается линейной поляризации, новые результаты улучшили измерения сигналов от Млечного Пути. Они демонстрируют высокую степень согласованности и превосходят чувствительность предыдущих космических миссий», — сказал Чарльз Л. Беннетт, заслуженный профессор Bloomberg, профессор, посвященный столетнему юбилею выпускников, и стипендиат Университета Джонса Хопкинса Гилмана в области физики и астрономии.
«Изучение реликтового излучения из зарождения Вселенной имеет решающее значение для понимания того, как появился весь космос и почему он стал таким, какой он есть», — говорит Найджел Шарп, директор программы Отдела астрономических наук Национального научного фонда, который поддержал исследование. Массив телескопов CLASS, созданный до 2010 года.
«Эти новые измерения предоставляют важные крупномасштабные детали в нашей растущей картине изменений, присутствующих в космическом фоновом излучении — достижение, которое особенно впечатляет, поскольку оно было достигнуто с использованием наземных инструментов».
В отличие от космических миссий, исследования открывают путь к более детальным наблюдениям с помощью наземных телескопов, которые позволяют постоянно совершенствовать приборы. В обсерватории CLASS реализованы новые технологии, в том числе гладкие каналы для направления излучения из космоса на детекторы, специально разработанные детекторы и новые модуляторы поляризации. Все три из них были разработаны в сотрудничестве НАСА и Университета Джонса Хопкинса.
«Очень важно знать яркость излучения нашей галактики Млечный Путь, потому что это то, что нам нужно скорректировать, чтобы выполнить более глубокий анализ космического микроволнового фона», — сказал ведущий автор Джозеф Эймер, астрофизик из Университета Джонса Хопкинса.
«CLASS очень успешно характеризует природу этого сигнала, чтобы мы могли распознать его и удалить эти загрязнения из наблюдений. Проект находится на переднем крае продвижения наземных измерений поляризации в крупнейших масштабах».
Команда заявила, что результаты устанавливают новый стандарт для обнаружения поляризации в крупнейших масштабах с помощью наземной обсерватории, предлагая многообещающие возможности для будущих исследований, особенно с включением дополнительных данных CLASS, как уже полученных, так и в результате текущих наблюдений.
Информация от: Университетом Джонса Хопкинса
