В первые моменты после Большого взрыва фотоны были окружены ионизированным газом, где хаотично перемешивались с горячими ядрами и электронами. Это состояние напоминало бурное море, в котором мельтешили крошечные «лодочки» света. Лишь спустя примерно 370 тысяч лет, когда Вселенная охладилась, фотоны получили возможность свободно перемещаться. После завершения процесса рассеяния они устремились в межзвёздное пространство. Некоторые из этих древних частиц света преодолели около 14 миллиардов лет пути, чтобы достичь Земли. Сегодня их можно наблюдать как космический микроволновый фон — остаточное излучение от первых мгновений существования Вселенной.
Источник изображения: pxhere.com
Реликтовое излучение играет ключевую роль в подтверждении теории Большого взрыва и стандартной космологической модели. Изучение его флуктуаций позволяет исследователям определять форму пространства, распределение материи и энергии, а также скорость расширения Вселенной. Последний параметр вызывает особый интерес у астрономов в связи с так называемой проблемой Хаббла. Различные методы измерения параметра Хаббла, связанного с темпами расширения Вселенной, дают несогласованные результаты. Одни из них основываются на наблюдениях реликтового излучения, другие — на астрофизических явлениях, таких как вспышки сверхновых.
Методика анализа реликтового излучения, хотя и считается надёжной, имеет ограничения. Современные данные получены, в частности, с помощью телескопа «Планк», фиксировавшего колебания интенсивности излучения. Однако для решения проблемы расхождений предлагалось предположение, что такие измерения могут быть искажены. Новые наблюдения, проведённые с использованием Южнополярного телескопа (SPT), опровергли эту гипотезу. SPT сосредоточился на анализе поляризации реликтового излучения, что позволило получить независимые данные.
Процесс последнего рассеяния фотонов, когда они в последний раз взаимодействовали с ионами до своего путешествия, приводит к поляризации света относительно структуры ионизированного газа. Однако такие данные подвержены влиянию множества факторов, включая гравитационное линзирование галактиками, межзвёздный газ и даже гравитационные волны.
Чтобы исключить эти искажения, исследователи сосредоточились на двух типах поляризации — E- и B-модах, каждая из которых по-разному реагирует на внешние воздействия. Например, E-мод более восприимчив к вторичному рассеянию, а B-мод связан с эффектами инфляции и гравитационных волн. Сопоставив эти данные, учёные смогли уточнить значение параметра Хаббла, исключив влияния искажений.
Результаты исследования показали значение параметра Хаббла в пределах 66,0–67,6 (км/с)/Мпк, что согласуется с данными WMAP и «Планк», ранее оценёнными в диапазоне 67–68 (км/с)/Мпк. Однако астрофизические методы дают более высокие значения — 73–75 (км/с)/Мпк. Таким образом, новые данные подтверждают достоверность предыдущих измерений реликтового излучения, указывая на реальность проблемы Хаббла. Однако её решение всё ещё остаётся загадкой для современной науки.