Radiația cosmică de fond (CMB), considerată cea mai veche lumină observabilă din univers, reprezintă un mesaj din epoca timpurie a cosmosului.
Această radiație datează de la aproximativ 380.000 de ani după Big Bang, o perioadă în care universul era extrem de fierbinte și dens, conținând o plasmă de electroni și protoni care împiedica fotonii să călătorească liber.
Această „ceață” primordială a persistat până când expansiunea universului a permis răcirea plasmei, permițând electronilor să se combine cu protonii pentru a forma atomi neutri de hidrogen și heliu.
Această tranziție, cunoscută sub numele de recombinare, a marcat un moment crucial în care lumina a putut circula liber, creând radiația pe care o detectăm astăzi ca CMB.
CMB nu este uniformă, prezentând variații ușoare de temperatură și densitate ce reflectă fluctuațiile inițiale ale materiei din univers. Aceste variații au fost amplificate de gravitație, ducând la formarea primelor structuri cosmice, precum stelele și galaxiile.
Studiul acestor fluctuații este esențial pentru a înțelege evoluția universului și pentru a testa teoriile fundamentale ale fizicii. Observarea radiației cosmice de fond reprezintă o provocare, deoarece semnalele sunt extrem de slabe și necesită instrumente sofisticate.
Telescopul de Cosmologie Atacama (ACT), situat la peste 5.000 de metri altitudine în Chile, a fost conceput pentru a îndeplini aceste cerințe, beneficiind de un mediu uscat și stabil, ideal pentru observații milimetrice și submilimetrice.
ACT măsoară atât temperatura CMB, cât și polarizarea acestei lumini, polarizarea fiind un indicator important al interacțiunilor gravitaționale și al mișcărilor de materie din universul timpuriu.
Datorită unei rezoluții superioare, ACT a cartografiat aceste semnale cu o precizie fără precedent, permițând oamenilor de știință să examineze dinamica gazelor primordiale și să înțeleagă formarea structurilor cosmice.
Datele colectate de ACT confirmă modelul standard al cosmologiei, care descrie universul ca fiind compus în principal din materie întunecată și energie întunecată, cu doar o mică parte reprezentată de materia obișnuită.
Această confirmare consolidează cadrul teoretic actual și validează ipotezele privind evoluția cosmică. Masa universului observabil este echivalentă cu 1.900 de „Zetta-Soleils”, adică de 1.900 de miliarde de ori masa Soarelui nostru.
Cu toate acestea, există încă întrebări fără răspuns, cum ar fi tensiunea Hubble, o discrepanță între diferitele metode de măsurare a ratei de expansiune a universului.
Calculele efectuate pe baza CMB indică o valoare a constantei Hubble mai mică decât cele obținute prin observarea galaxiilor apropiate. Această contradicție sugerează fie o eroare sistematică, fie existența unei fizici necunoscute.
Studiind polarizarea CMB și efectele gravitaționale, cercetătorii speră să identifice cauzele posibile ale acestei diferențe.
Observațiile ACT ar putea avea implicații și pentru studiul neutrinilor cosmici, particule care traversează universul fără a interacționa cu materia, permițând o mai bună înțelegere a rolului lor în evoluția cosmică.
Deși și-a încheiat observațiile în 2022, ACT lasă în urmă un volum mare de date care vor fi analizate în continuare. Rezultatele sale au validat teoriile actuale și au ridicat noi întrebări pentru cercetările viitoare în cosmologie.
Telescopul ACT va fi înlocuit de Observatorul Simons, un instrument mai puternic, care va explora CMB cu o precizie și mai mare, cu scopul de a aprofunda studiul materiei întunecate și al energiei întunecate și de a identifica noi particule sau interacțiuni fundamentale.
