Kosmiczna archeologia na nowym poziomie. Oto zdjęcia przedstawiające wszechświat tuż po narodzinach

Teleskop kosmologiczny Atacama (ACT), zlokalizowany wysoko w Andach chilijskich, uchwycił moment, gdy wszechświat miał zaledwie 380 000 lat. W skali ludzkiego życia to jakby patrzeć na niemowlę mające kilka godzin.

W tym czasie gorąca plazma, która wcześniej uniemożliwiała rozprzestrzenianie się światła, zaczęła się ochładzać i stawać przezroczysta. Dzięki temu światło mogło w końcu podróżować swobodnie – i właśnie to mikrofalowe promieniowanie tła (CMB – cosmic microwave background) rejestrujemy dzisiaj.

Najnowsze obrazy ujawniają nie tylko obszary o różnej gęstości materii, ale także dokładny ruch pierwotnego wodoru i helu. To kluczowy moment w historii kosmosu – zaczynają się formować pierwsze struktury, które w przyszłości dadzą początek galaktykom, gwiazdom i planetom. „Nie tylko widzimy, gdzie co się znajdowało, ale też, jak to się poruszało” – podkreśla Suzanne Staggs, dyrektorka ACT i fizyczka z Uniwersytetu Princeton.

Do tej pory najlepsze obrazy promieniowania reliktowego pochodziły z teleskopu Plancka, wysłanego w kosmos ponad dekadę temu. ACT bije go jednak na głowę – oferuje pięciokrotnie większą rozdzielczość i znacznie większą czułość. „Dzięki temu sygnał polaryzacji jest teraz wyraźnie widoczny” – mówi Sigurd Naess z Uniwersytetu w Oslo.

Polaryzacja światła dostarcza informacji o sile grawitacji w różnych częściach młodego wszechświata. To trochę jak obserwowanie fal oceanu, by zrozumieć, gdzie znajduje się Księżyc. Dzięki tej analizie badacze mogą odtwarzać warunki, w jakich rodziły się pierwsze gwiazdy i galaktyki.

Dzięki nowym danym udało się jeszcze dokładniej określić rozmiary obserwowalnego wszechświata – rozciąga się on na niemal 50 mld lat świetlnych w każdą stronę. A co z jego masą? Tu liczby są równie oszałamiające: wszechświat zawiera równowartość 1 900 „zetta-Słońc” – czyli niemal dwóch trylionów trylionów (2 x 10^24) gwiazd o masie Słońca!

Co ciekawe, tylko 100 z tych „zetta-Słońc” to normalna materia, którą możemy obserwować. Kolejne 500 stanowi tajemnicza ciemna materia, a aż 1 300 przypada na ciemną energię – siłę odpowiedzialną za przyspieszającą ekspansję wszechświata. Wciąż nie wiemy, czym dokładnie są ciemna materia i ciemna energia, ale badania mikrofalowego promieniowania tła dostarczają kluczowych wskazówek.

Nowe obrazy dają niezwykle wyraźny obraz bardzo subtelnych zmian w gęstości i prędkości gazów wypełniających młody wszechświat. To, co wygląda jak mgliste chmury w intensywności światła, to bardziej i mniej gęste obszary w morzu wodoru i helu — wzgórza i doliny rozciągające się na miliony lat świetlnych. Przez kolejne miliony do miliardów lat grawitacja przyciągała gęstsze obszary gazu do wewnątrz, aby budować gwiazdy i galaktyki.

Te szczegółowe obrazy nowo narodzonego wszechświata pomagają naukowcom odpowiedzieć na od dawna zadawane pytania o pochodzenie wszechświata.

Patrząc wstecz na czasy, kiedy wszystko było o wiele prostsze, możemy złożyć w całość historię ewolucji naszego wszechświata do bogatego i złożonego miejsca, w którym znajdujemy się dzisiaj — powiedziała Jo Dunkley,  profesor fizyki i nauk astrofizycznych im. Josepha Henry’ego na Uniwersytecie Princeton.

Więcej o tajemnicach Wszechświata przeczytasz na Spider's Web:

Patrząc wstecz na prostszy wszechświat, możemy lepiej zrozumieć, jak powstała cała kosmiczna złożoność, w której żyjemy dziś. Odkrycia ACT to kolejny krok w rozwiązywaniu wielkich zagadek astronomii – jak powstały pierwsze struktury, dlaczego wszechświat rozszerza się coraz szybciej i co kryje się za tajemniczą ciemną materią.

Dzięki teleskopowi ACT cofamy się w czasie do początków wszystkiego. I choć odpowiedzi nadal są pełne zagadek, jedno jest pewne – wszechświat skrywa jeszcze mnóstwo tajemnic, które tylko czekają na odkrycie.