Zespół z Uniwersytetu Keio zmierzył temperaturę kosmicznego mikrofalowego tła (CMB) sprzed 7 miliardów lat i otrzymał 5,13 ± 0,06 kelwina. To najprecyzyjniejszy jak dotąd wynik w „środku” historii kosmosu i mocny test naszego rozumienia jego ewolucji: im dalej w przeszłość, tym cieplej. Wynik perfekcyjnie zgadza się z przewidywaniem modelu Wielkiego Wybuchu.
Jak „zrobiono termometr” dla odległej epoki
Naukowcy nie mierzyli współczesnego CMB. Zamiast tego przeanalizowali archiwalne obserwacje ALMA światła odległego kwazara PKS 1830-211, które po drodze zostało „przefiltrowane” przez gaz w galaktyce sprzed 7 mld lat (tzw. przesunięcie ku czerwieni z ≈0,89). Cząsteczki (m.in. HCN) w tym gazie zostawiły w widmie specyficzne linie absorpcyjne, których własności zależą od temperatury tła. Z tej „chemicznej sygnatury” wyliczono dokładną temperaturę CMB w tamtym czasie.
Dlaczego 5,13 K to duża sprawa
Model standardowy kosmologii (ΛCDM) przewiduje, że temperatura CMB rośnie wraz z przesunięciem ku czerwieni w prosty sposób: T(z) = T₀ × (1 + z). W praktyce oznacza to, że 7 mld lat temu (z≈0,89) CMB powinno być ~dwukrotnie cieplejsze niż dziś (2,725 K). Dokładny wynik 5,13 K trafia w to przewidywanie w granicach błędu, wzmacniając zaufanie do obrazu Wszechświata, który się rozszerza i stygnie.
Co nowego wnosi ten pomiar
- Rekordowa precyzja na średnich epokach kosmicznych: błąd zaledwie ±0,06 K. To wypełnia „dziurę” między bardzo wczesnym Wszechświatem a czasami współczesnymi.
- Lepsza metodologia: zespół uwzględnił zmienność źródła tła i częściowe pokrycie przez gaz absorbujący – czynniki pomijane w starszych analizach.
- Silny test ΛCDM: zgodność z prawem T(z) to kolejny, niezależny dowód na poprawność podstawowego modelu kosmologii.
Po co nam „pogoda” sprzed 7 miliardów lat
Kosmologia działa jak prognoza pogody: model daje liczby, a obserwacje muszą je potwierdzić. Tu właśnie otrzymaliśmy „kałuże po deszczu” – pomiar z zupełnie innej metody i epoki, który pasuje do prognozy. To zawęża pole dla alternatywnych scenariuszy (np. nieszablonowego ochładzania się CMB) i zwiększa wiarygodność wniosków wyciąganych z map mikrofalowych nieba czy statystyki galaktyk.
Co dalej
Tak precyzyjne „termometry” z ALMA można zastosować do kolejnych galaktyk-soczew i cząsteczek, by narysować gęstszą krzywą T(z). To pomoże wychwycić ewentualne, subtelne odchylenia od prostego prawa (1+z), jeśli w ogóle istnieją. A każde takie odchylenie to szybka droga do nowej fizyki.