Timp de zeci de ani, astronomii caută zonele îndepărtate ale Universului pentru a-i înțelege originile și evoluția. Astăzi, s-a făcut o descoperire majoră datorită Telescopului Cosmologic Atacama (ACT), situat la o altitudine de peste 5.000 de metri în Chile. Acest instrument de o precizie de neegalat a capturat cele mai detaliate imagini ale fondului cosmologic de microunde (CMB), o strălucire fosilă emisă când Universul avea doar 380.000 de ani. Aceste noi observații confirmă teoriile existente despre structura cosmosului și dezvăluie primele semne ale formării galaxiilor. Ele oferă astfel o perspectivă fără precedent asupra condițiilor Universului primordial și deschid calea către noi explorări în cosmologie. Cu toate acestea, încă nu rezolvă unele dintre marile enigme ale Universului.
Fondul cosmologic de microunde (CMB) este cel mai vechi semnal luminos observabil din Univers. Datează dintr-o perioadă în care cosmosul era de nerecunoscut. În primii 380.000 de ani după Big Bang, Big Bang a fost un mediu extrem de fierbinte și dens, plin cu o plasmă de electroni și protoni care a împiedicat fotonii să călătorească fără a fi absorbiți sau împrăștiați imediat. Această ceață primordială a persistat până când expansiunea Universului a făcut să se răcească, permițând în cele din urmă electronilor să se combine cu protoni pentru a forma primii atomi neutri de hidrogen și heliu. Această tranziție, numită recombinare, a marcat un punct de cotitură decisiv: lumina a putut în sfârșit să circule liber, ceea ce a creat apoi radiația pe care o detectăm astăzi sub forma CMB. Această lumină fosilă nu este uniformă. Prezintă ușoare variații de temperatură și densitate care corespund primelor fluctuații ale materiei din Univers. Aceste mici inegalități au fost amplificate de gravitație pentru a da naștere primelor structuri cosmice: stele, galaxii și grupuri de galaxii. Studiul acestor fluctuații este crucial pentru înțelegerea evoluției cosmosului și testarea teoriilor fizicii fundamentale.
Observarea CMB este o provocare. Semnalele sunt extrem de slabe și necesită instrumente sofisticate pentru a fi detectate. În plus, acestea trebuie să fie observate dintr-un loc care are condiții atmosferice ideale pentru a evita perturbările datorate vaporilor de apă și interferențelor radio. Telescopul Cosmologic Atacama (ACT) a fost conceput pentru a îndeplini aceste cerințe. Situat la peste 5.000 de metri deasupra nivelului mării pe podișul arid Chajnantor din Chile, beneficiază de un mediu excepțional de uscat și stabil, ideal pentru observații milimetrice și submilimetrice.
Unul dintre avantajele majore ale ACT constă în capacitatea sa de a măsura nu numai temperatura CMB, ci și polarizarea acestei lumini fosile. Acum, polarizarea este un indicator cheie al interacțiunilor gravitaționale și al mișcărilor materiei în Universul timpuriu. Datorită unei rezoluții de cinci ori mai mare decât cea a lui Planck, ACT a făcut posibilă cartografierea acestor semnale cu o precizie fără precedent. Aceste progrese au permis oamenilor de știință să examineze dinamica gazelor primordiale și să înțeleagă mai bine cum au apărut structurile cosmice din fluctuațiile inițiale ale Big Bang-ului. Combinând aceste observații cu modele teoretice, ele pot reconstrui istoria Universului și pot rafina parametrii fundamentali care guvernează evoluția acestuia. Noile date furnizate de ACT confirmă, de asemenea, cu o precizie remarcabilă, modelul standard al cosmologiei, care descrie Universul ca fiind compus în mare parte din materie întunecată și energie întunecată, cu doar o fracțiune constând din materie obișnuită. Această confirmare întărește robustețea cadrului teoretic actual și validează ipotezele privind evoluția cosmică.
În ciuda acestor progrese, unele întrebări rămân fără răspuns. Unul dintre cele mai mari mistere se referă la tensiunea Hubble, o discrepanță între diferitele metode de măsurare a ratei de expansiune a Universului. Într-adevăr, calculele făcute din CMB dau o valoare a constantei Hubble mai mică decât cea obținută prin observarea galaxiilor din apropiere. Această contradicție sugerează fie o eroare sistematică a uneia dintre metode, fie existența unei fizici noi, încă necunoscute. ACT nu a rezolvat această problemă, dar a oferit măsurători extrem de precise care ar putea ajuta la înțelegerea mai bună a acestei anomalii. Studiind mai detaliat polarizarea CMB și efectele gravitaționale la scară largă, cercetătorii speră să identifice posibilele cauze care stau la baza acestei diferențe. Mai mult, observațiile ACT ar putea avea implicații și pentru studiul neutrinilor cosmici, acele particule fantomatice care trec prin Univers aproape fără a interacționa cu materia. Detectând efectele minuscule pe care le lasă asupra CMB, astronomii ar putea într-adevăr să înțeleagă mai bine rolul lor în evoluția cosmică și, astfel, să perfecționeze modelele de fizică a particulelor.
Odată cu încheierea observațiilor sale în 2022, ACT lasă în urmă un corp imens de date care vor continua să fie analizate de oamenii de știință din întreaga lume. Rezultatele sale nu numai că au validat teoriile actuale, dar au pus și noi întrebări care vor ghida cercetările viitoare în cosmologie. Telescopul ACT va fi înlocuit în curând de Observatorul Simons, un instrument nou, și mai puternic, care va continua să exploreze CMB cu o mai mare precizie. Acest proiect își propune să perfecționeze măsurătorile parametrilor cosmologici, să aprofundeze studiul materiei întunecate și al energiei întunecate și, probabil, să identifice noi particule sau interacțiuni fundamentale.
