Körülbelül 13, 8 milliárd évvel ezelőtt, közvetlenül a Big Bang előtt, a hatalmas, galaxisokkal telt univerzum, amelyet ma ismertünk, egy apró, sűrű, rendkívül forró pontban volt. Hirtelen egy kataklizmikus robbanás közben gyorsan növekedett, mint a fény sebessége. Az univerzum szubatómiai méretéből a golflabda méretéhez nőtt érthetetlenül rövid másodpercen belül.
kapcsolodo tartalom
- A Big Bang hallgatása
- Hogyan segített két galamb a tudósoknak megerősíteni a nagyrobbanás elméletét
- Amit a csillagászok még mindig felfedeznek a nagyrobbanás elméletéről
Ez a terjeszkedés legkorábbi pillanata, amelyet kozmikus inflációnak nevezünk, megmagyarázza, hogy az univerzum miért viszonylag egységes (például a galaxisok, amelyek a világegyetem lehűlésekor képződtek, egyenletesen vannak szétszórva, amennyire a távcső látja), és megmagyarázza a sűrűség magjait ez adta az univerzum felépítését.
Ez egy szép történet, de évtizedek óta, miután a fizikusok javaslatot tettek, arra korlátozott bizonyítékkal rendelkezünk. A nagy robbanás tanulmányozásának legfontosabb eszköze - a robbanásból megmaradt gyenge sugárzás, amelyet kozmikus mikrohullámú háttérnek (CMB) hívnak - kb. 380 000 évvel később, magának a pillanatnak a helyett.
Jelentős új bizonyítékok merültek fel ma reggel, amikor egy tudóscsoport, John Kovac csillagász vezetésével a Harvard-Smithsonian Asztrofizikai Központból bejelentette, hogy közvetett bizonyítékot találtak a gravitációs hullámokra - perc torzulásokra az univerzum gravitációs mezőjében -, amelyek felszabadult az infláció során, egy apró másodpercrészt a Nagyrobbanás után. Ha a megállapítás helyes, a hullámok megerősítik az inflációt.
"Az infláció a nagy robbanás" ütése "- mondja Alan Guth elméleti fizikus, aki 1979-ben javasolta a kozmikus infláció elméletét." Ez az a mechanizmus, amely miatt az univerzum belépett a gigantikus expanzió idejébe. "
Számos olyan fizikusnak, akik nem vettek részt a kutatásban, lehetősége volt felmérni a nyers adatokat, és egyetértenek az elemzéssel. "Nagyon-nagyon valószínű, hogy ez valódi" - mondja Avi Loeb, a Harvard-Smithsonian Center elméleti fizikusa, megjegyezve, hogy a kutatók három évet töltöttek az adatok elemzésével, hogy elkerüljék a hiba esélyét.
Robert W. Wilson, aki a kozmikus mikrohullámú háttér felfedezéséért megosztotta az 1978. évi fizikai Nobel-díjat, egyetért és úgy véli, hogy ha megerősítést nyer, a szinte biztosan Nobel-díjat kap. Loeb szerint a felfedezés az elmúlt 15 év egyik legfontosabb fizikai felfedezése lenne - nagyobb, mint a Higgs Boson felfedezése.
A balról balra látható infláció során a világegyetem másodperc törtrészében nagyságrenddel nagyságrenddel bővült. (Kép a NASA-n keresztül) Az észlelhető gravitációs hullámok jelenlétét - amelyet gyakran "hullámoknak hívnak az űridő szövetében" - az infláció elmélete előrejelzi. Guth szerint a gravitációs erő korábbi ingadozásait mikroszkópos skálán megfeszítették volna, és makroszkopikus hullámokat hoztak volna létre.
A hullámok pontos jellege az infláció pontos pillanatától függ. "Ez a felismerés nem csak azt jelzi, hogy az infláció megtörtént" - mondja Loeb, "hanem azt is, hogy megmondja nekünk, mikor történt": 10 -34 (egy tizedes pont, amelyet 33 nulla követ, majd egy) másodperccel a nagy kezdete után. Bumm.
A kutatócsoport, amelybe Clement Pryke a Minnesota Egyetemen, Jamie Bock a Caltech-ből és Chao-Lin Kuo a Stanford-ból is tartozott, nem a gravitációs hullámokat találta meg, hanem közvetett bizonyítékokat rájuk, egy speciális polarizáció, amelyet a hullámok okoznak a kozmikus mikrohullámú háttérben. "Csapatunk egy speciális típusú polarizációt keresett, úgynevezett B-módok, amelyek egy csavarodási vagy göndör mintázatot képviselnek az ősi fény polarizált tájolásában" - mondta Bock egy sajtónyilatkozatban.
A kutatók ezeket az adatokat az Antarktiszon elhelyezkedő BICEP2 teleszkóppal gyűjtötték, ahol a hideg, száraz levegő korlátozza a Föld légköre általi zavart a halvány kozmikus mikrohullámú háttérjelre. A BICEP2 a Keck Array néven azonos távcsövek egyike, amely ezt az aláírást keresi. Van még a szomszédos Déli Pole-távcső, amely olyan adatokat jelentett, amelyek a CMB-ben a B-mód polarizációjának jelenlétére utaltak tavaly nyáron. Ezt a műszert azonban nem arra tervezték, hogy a gravitációs hullámok által létrehozott méretű polarizációt érzékelje, tehát valószínűleg inkább a távoli galaxisok beavatkozása eredményeként jött létre, amelyeket a CMB áthaladt a Föld elérése előtt.
A BICEP-2 távcső (a jobb oldalon lévő fehér edény), valamint a déli pólusú távcső (balra). (Kép a BICEP-2 projekten keresztül) Még mindig nem egyértelmű, hogy a BICEP2 csapata észlelte a B-mód polarizációját, amely valójában a gravitációs hullámok végleges bizonyítéka. További megerősítést kell kapniuk az Európai Űrügynökség Planck Satellite (amely a kozmikus mikrohullámú hátteret sokkal szélesebb szögben figyeli) által gyűjtött adatokból, amelyeket a nyár végén tesznek közzé.
Ha ez igaz, akkor a megállapítás nagyban megy az infláció elméletének megerősítéséhez. "Ez a gravitációs hullámok által kiváltott polarizáció jelenléte az utolsó nagy dolog, amelyet az infláció megjósolt" - mondja Wilson. "Egyre nagyobb bizalmat ad Önnek abban, hogy ez valóban a helyes forgatókönyv."
Ez is valami igazán megdöbbentő tükrözi: a legrégebbi bizonyítékok, amelyek rendelkeznek mindennel.
"Nem használhatja a kozmikus mikrohullámú hátteret arra, hogy kitalálja, mi történt a korai, korai univerzumban" - mondja Loeb. Az első 380 000 évben a CMB-t alkotó elektromágneses hullámok nem tudtak szabadon átjutni az űrben. "Ha megnézhetjük a gravitációs hullámokat, akkor visszamehetünk a szinte a kezdetekig."
