تلاش اخترشناسان برای درک ویژگی‌های جهان اولیه و چگونگی پیدایش آن شامل تهیه نقشه‌هایی از تشعشعات باقی‌مانده از رویداد آفرینش کیهانی است. چنین نقشه‌هایی جزئیات بسیار خوبی از تاریخ اولیه کیهان ارائه کرده و مدل انفجار بزرگ را تأیید کرده‌اند. جدیدترین کار نقشه برداری توسط تلسکوپی در یک بیابان سرد و با ارتفاع بالا در آمریکای جنوبی انجام شده است که نتایج آن شواهدی را برای طراحی کیهانی و آفرینش جهان ارائه می کنند.
قبل از این تلاش ها، فضاپیمای WMAP و پلانک نقشه‌های دقیق و شگفت‌انگیزی از تشعشعات باقی‌مانده از رویداد خلق کیهانی ارائه کرده‌اند. با این حال، تلسکوپ کیهان شناسی آتاکاما (ACT)، که یک تلسکوپ زمینی است، نقشه ای به همان اندازه چشمگیر تولید و ارائه کرده است.
من در مورد ارائه شدن این نقشه توسط موسسه همکاریهای تحقیقاتی ACT در 10 آگوست 2020 نوشتم. از آن زمان، پیش چاپ اولیه این موسسه به روز شده، بررسی شده و در دو مقاله جداگانه منتشر شده است و 1 نتایج آن حتی چشمگیرتر از آنچه که من در ماه اوت گذشته گزارش کردم است.
ACT به دلیل موقعیتش قادر است نقشه‌هایی از تابش پس‌زمینه مایکروویو کیهانی (تابش باقی‌مانده از رویداد خلقت کیهانی) با کیفیتی برابر با نقشه‌های تولید شده توسط فضاپیمای WMAP و پلانک ارائه دهد. این تلسکوپ در ارتفاع 5190 متری (17030 فوت) در خشک ترین منطقه معتدل روی زمین، قسمت مرتفع صحرای آتاکاما در شمال شیلی قرار دارد.
بخار آب موجود در جو عامل اصلی محدود کننده کیفیت مشاهدات طول موج میلی متری است (تابش پس زمینه مایکروویو کیهانی در طول موج های میلی متری واضح تر هستند). شرایط فوق خشک در سایت ACT مشخص میکند که چگونه ACT می تواند با فضاپیمای WMAP و Planck رقابت کند.
برای خوانندگانی که شواهد انفجار بزرگ را در طول سال‌ها دنبال کرده‌اند، جزئیات فنی و چگونگی پیشرفت اندازه‌گیری‌ها برای تقویت این مدل قابل قدردانی خواهد بود. اگر علاقه مند نیستید، میتوانید مطالب را بصورت سطحی روخوانی کنید و موضوعاتی را که لازم میدانید جمع آوری کنید و یا بعدا دوباره آنها را در بخش آینده امیدوار کننده این مقاله مطالعه فرمایید.
موسسه ACT (تیمی شامل بیش از 40 نفر) تجزیه و تحلیل خود را از چهارمین انتشار داده های ACT (DR4) منتشر کرد. داده های DR4 تقریباً چهار برابر بیشتر از DR3 است. DR4 شامل اندازه‌گیری‌های دما و قطبش تابش پس‌زمینه مایکروویو کیهانی برای نیمی از آسمان در 98 و 150 گیگاهرتز است که به ترتیب مربوط به طول موج‌های 3 و 2 میلی‌متر است. برای 15٪ از آسمان، DR4 شامل اندازه گیری های بسیار دقیق است.
نتایج کیهان شناسی
ACT’s DR4 مجموعه داده ای را ارائه می دهد که مستقل از مجموعه داده های فضاپیماهای WMAP و Planck است. برای مثال، اندازه‌گیری‌های ACT، محدوده‌های مختلفی از مقیاس‌های زاویه‌ای را پوشش می‌دهند.
همانطور که در مورد تجزیه و تحلیل مجموعه داده های WMAP و Planck صدق میکرد، تجزیه و تحلیل ACT’s DR4 نیز تناسب بسیار خوبی با مدل استاندارد ایجاد انفجار بزرگ ارائه داد. این مدل که به عنوان مدل ΛCDM شناخته می‌شود، یک جهان مهبانگی را توصیف میکند که در درجه اول تحت سلطه انرژی تاریک یعنی Λ و در درجه دوم توسط ماده تاریک سرد یعنی CDM است. با توجه بهمدل ΛCDM، موسسه ACT در گزارش خود نوشت که “ما هیچ مدرکی برای انحراف محاسبات پیدا نکردیم.”2
با ترکیب تجزیه و تحلیل آنها با همکاری پلانک، موسسه ACT دقیق ترین اندازه گیری ها را تا به امروز از مهم ترین پارامترهای کیهانی مربوط به رویداد آفرینش کیهانی و متعاقبا تاریخ جهان ایجاد کرد. این پارامترهای کیهانی به شرح زیر است:
سن جهان
0.021 ± 13.791 میلیارد سال
نرخ انبساط کیهانی
0.56 ± 67.53 کیلومتر بر ثانیه برمگاپارسک
چگالی انرژی تاریک
0.0078 ± 0.6871 از چگالی کل کیهانی
چگالی ماده کل
0.0034 ± 0.3115 از چگالی کل کیهانی
چگالی ماده تاریک
0.0034 ± 0.2625 از چگالی کل کیهانی
فراوانی هلیوم اولیه
0.0046 ± 1.0019 از مقدار پیش بینی شده انفجار بزرگ
خروج از هندسه مسطح
–0.001 ± 0.011
شاخص طیفی اسکالر
0.9691 ± 0.0041
جهان با هندسه مسطح، جهانی است که دارای انحنای مکانی صفر باشد. اینمدل ΛCDM پیش‌بینی میکند که جهان انحراف از یک هندسه مسطح کمتر از 1٪ را اندازه‌گیری میکند.
شاخص طیفی اسکالر تعیین می کند که آیا جهان در ابتدای تاریخ خود یک رویداد تورمی داشته است یا نه و اگر چنین است، چه نوع رویداد تورمی را تجربه کرده است. یک رویداد تورمی اولیه کیهانی مستلزم آن است که جهان حداقل 100 تریلیون تریلیون بار در زمانی بین 10-36 تا 10-32 ثانیه پس از پیدایش خود منبسط شود.
اگر شاخص طیفی اسکالر 1.0 یا بیشتر باشد، جهان یک رویداد تورمی را تجربه نکرده است. اگر شاخص طیفی اسکالر دقیقاً برابر با 0.95 باشد، جهان یک رویداد تورم کیهانی ساده را تجربه کرده است. اگر شاخص طیفی اسکالر بین 0.96 تا 0.97 باشد، جهان یک رویداد تورمی پیچیده را تجربه کرده است.
تجزیه و تحلیل ترکیبی از آخرین مجموعه داده های ACT و Planck فراتر از هر گونه شک منطقی ثابت می کند که یک رویداد تورم کیهانی واقعاً رخ داده است. احتمال رخ ندادن آن کمتر از 1 در 100 میلیارد است. این نتیجه مورد انتظار است، زیرا در زمینه کیهان‌شناسی انفجار بزرگ، تنها یک رویداد اولیه خلقت کیهانی امکان وجود حیات فیزیکی در آینده را فراهم میکند. 3 تجزیه و تحلیل مجموعه داده‌های ACT و پلانک قویاً ثابت میکند که رویداد تورم کیهانی پیچیده بوده و معمولی نبوده است. یک رویداد تورم کیهانی ساده در سطح اطمینان 99.999٪ منتفی است.
آینده امیدوار کننده
اگرچه مأموریت‌های فضاپیمای WMAP و Planck کامل شده‌اند،ACT داده‌های اضافی را برای سال‌های آینده انباشته خواهد کرد. تا پایان سال 2021، موسسه ACT برای اولین بار برای هر ابزاری، قادر به ایجاد محدودیت های کیهانی بسیار برتر از اندازه گیری های قطبی نسبت به اندازه گیری های دما خواهد بود. این چشم انداز به این معنی است که بررسی های بیشتر و قوی تری در مورد مدل های ایجاد انفجار بزرگ، به ویژه برای جزئیات مربوط به رویداد تورم کیهانی در پیش خواهد بود. در حال حاضر دستاوردهای موسسه ACT به طرز شگفت انگیزی نشان می دهد که هر چه بیشتر در مورد جهان بیاموزیم، شواهد بیشتری برای آنچه که کتاب مقدس هزاران سال پیش درباره منشاء و تاریخ جهان اعلام کرده است، جمع آوری می کنیم.
پینوشت
Simone Aiola et al., “The Atacama Cosmology Telescope: DR4 Maps and Cosmological Parameters,”Journal of Cosmology and Astroparticle Physics2020, no. 12 (December 2020): id. 047, doi:10.1088/1475-7516/2020/12/047; Steve K. Choi et al., “The Atacama Cosmology Telescope: A Measurement of the Cosmic Microwave Background Power Spectra at 98 and 150 GHz,”Journal of Cosmology and Astroparticle Physics2020, no. 12 (December 2020): id. 045, doi:10.1088/1475-7516/2020/12/045.
Aiola et al., “The Atacama Cosmology Telescope: DR4 Maps,” page 1 of the paper.
In the first two parts of this series (see here and here) I discussed how secular scientists, given their naturalistic worldview, expected to discover...
