Какими были гравитационные волны во время Большого взрыва? Этот телескоп покажет это

ПРОСТРАНСТВО — Астрономы продолжают расширять границы астрономии. В настоящее время обсерватории, такие как Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), визуализируют самые ранние звезды и галактики во Вселенной, которые сформировались в период Космических Темных Веков.

Космические темные века ранее были недоступны для телескопов, поскольку Вселенная была заполнена облаками нейтрального водорода. Единственный видимый в настоящее время свет — это излучение, оставшееся от Большого взрыва, космический микроволновый фон (CMB) или спектральные линии длиной 21 см, созданные в результате реионизации водорода, также известные как водородные линии.

Теперь, когда завеса Темных веков медленно приоткрывается, ученые думают о следующем прорыве в астрономии и космологии. Они хотели увидеть примитивные гравитационные волны, созданные Большим взрывом.

Недавно Национальный научный фонд (NSF) выделил Чикагскому университету 3,7 миллиона долларов — первую часть гранта в 21,4 миллиона долларов. Грант предназначен для финансирования разработки телескопа следующего поколения, который будет отображать реликтовое излучение и гравитационные волны, возникшие вскоре после Большого взрыва.

Читайте также: Прибыв на точку L2, телескоп Уэбба готов заглянуть в начальную точку Большого взрыва.

Гравитационные волны (ГВ), первоначально предсказанные Общей теорией относительности Эйнштейна, представляют собой рябь в пространстве-времени, возникающую в результате слияния массивных объектов, таких как черные дыры и нейтронные звезды. Ученые также предполагают, что существуют гравитационные волны, которые сформировались во время Большого взрыва и которые до сих пор можно увидеть в фоновых вибрациях.

Сотрудничая с Национальной лабораторией Лоуренса Беркли (LBNL), исследователи из проекта CMB-S4 Чикагского университета работают над созданием телескопов и инфраструктуры в Антарктиде и Чили для поиска этих волн.
В сотрудничестве приняли участие 450 ученых из более чем 100 учреждений в 20 странах.

Весь проект будет совместно финансироваться NSF и Министерством энергетики США (DoE). Часть финансирования NSF возглавит Чикагский университет, а Национальная лаборатория Лоуренса Беркли возглавит часть финансирования Министерства энергетики. Общая стоимость проекта оценивается примерно в 800 миллионов долларов США, и он будет введен в эксплуатацию в начале 2030-х годов.

Для сравнения, космический телескоп Джеймса Уэбба стоит около 10 миллиардов долларов США. Эта цифра имеет смысл, учитывая, что его база мониторинга находится на стабильной орбите высотой 93 миллиона километров между Солнцем и Землей.

Помимо поиска древних гравитационных волн, новый телескоп может также составить подробную карту реликтового излучения и показать, как Вселенная меняется с течением времени. Затем помогите найти неуловимую Темную Вселенную и проверить текущие космологические модели.

«С помощью этого телескопа мы не только проверим теории о том, как образовалась вся Вселенная, но и посмотрим на физику в самых экстремальных масштабах, которые невозможно осуществить с помощью экспериментов по физике элементарных частиц на Земле», — сказал профессор астрономии и астрофизики в Калифорнийском университете в Чикаго и в рамках проекта. ученый CMB-S4 Джон Карлстром, как сообщила Universe Today в конце прошлого месяца.

Поскольку реликтовое излучение несет информацию о рождении Вселенной, ученые составляли его карты на протяжении десятилетий. К ним относятся космические телескопы, такие как советский РЕЛИКТ-1, исследователь космического фона НАСА (COBE), зонд микроволновой анизотропии Уилкинсона (WMAP) и спутник Планк Европейского космического агентства (ЕКА). В ряде этих миссий все более подробно измерялась небольшая температурная анизотропия (флуктуации) реликтового излучения, что дает ключ к пониманию того, как возникла Вселенная.

Но что необходимо, так это телескоп, достаточно чувствительный, чтобы ответить на более глубокие космологические вопросы, например, о том, какой была Вселенная, когда она началась со всплеска инфляции. Для достижения этой цели CMB-S4 построит очень сложный инструмент для картографирования первого света Вселенной с земли и космического корабля.