Umbes 13, 8 miljardit aastat tagasi, vahetult enne Suurt Pauku, asus tohutu galaktikaga täidetud universum, mida me täna teame, pisikese tiheda ja äärmiselt kuuma koha sees. Äkitselt hakkas see kataklüsmilises plahvatuses kiiresti laienema kui valguse kiirus. Universum kasvas subatomilisest suurusest golfipalli suuruseks arusaadavalt lühikese sekundi murdosa jooksul.
Seotud sisu
- Suure paugu kuulamine
- Kuidas kaks tuvi aitasid teadlastel suure paugu teooriat kinnitada
- Mida astronoomid veel Suure Paugu teooriast avastavad
See varaseim laienemishetk, mida nimetatakse kosmiliseks inflatsiooniks, selgitab, miks universum on suhteliselt ühtlane (näiteks universumi jahtumisel moodustunud galaktikad paistavad ühtlaselt hajutatud nii kaugele, kui teleskoop seda näeb) ning selgitab ka tiheduse seemneid. mis andis aluse universumi struktuurile.
See on kena lugu, kuid aastakümnete jooksul pärast seda, kui füüsikud selle välja pakkusid, on meie tõendusmaterjal selle kohta piiratud. Meie peamine vahend Suure Paugu uurimiseks - plahvatusest järele jäänud nõrk kiirgus, mida nimetatakse kosmiliseks mikrolaine taustaks (CMB) - saabub selle hetke asemel umbes 380 000 aastat hiljem.
Täna hommikul ilmusid olulised uued tõendid, kui Harvard-Smithsoniani astrofüüsika keskuse astronoomi John Kovaci juhitud teadlaste rühm teatas, et on leidnud kaudseid tõendeid gravitatsioonilainete kohta - minuti moonutusi universumi gravitatsiooniväljas - mis olid inflatsiooni ajal lahti, väike sekund sekund pärast Suurt Pauku. Kui leid on õige, on lained inflatsiooni kinnituseks.
"Inflatsioon on Suure Paugu" pauk ", " ütleb teoreetiline füüsik Alan Guth, kes esitas kosmilise inflatsiooni teooria 1979. aastal. "See on mehhanism, mis põhjustas universumi sisenemise sellele hiiglasliku laienemise perioodile."
Mitmel füüsikal, kes ei olnud uuringutega seotud, on olnud võimalus saada lähteandmeid ja nad on analüüsiga nõus. "On väga-väga tõenäoline, et see on tõeline, " ütleb Harvard-Smithsoniani keskuse teoreetiline füüsik Avi Loeb, märkides, et teadlased veetsid andmeid analüüsides kolm aastat, et vältida mis tahes veavõimalust.
Robert W. Wilson, kes jagas kosmilise mikrolaine tausta avastamise eest 1978. aastal Nobeli füüsikapreemiat, nõustub ja usub, et kui see kinnitatakse, on teos peaaegu kindel, et ta saab Nobeli preemia. Loebi sõnul oleks leid üks viimase 15 aasta olulisemaid füüsikalisi avastusi - suurem kui Higgsi bosoni avastus.
Inflatsiooni ajal, mida näidatakse vasakpoolses servas, laienes universum sekundi murdosa jooksul mitme suurusjärgu võrra. (Pilt NASA kaudu) Inflatsiooniteooria ennustab tuvastatavate gravitatsiooniliste lainete olemasolu - mida sageli nimetatakse "kosmoseaja kangas tekkivateks virvendusteks". Varasemad gravitatsiooni tugevuse kõikumised mikroskoopilisel skaalal oleks Guthi sõnul inflatsiooni teel venitatud, tekitades makroskoopilisi laineid.
Lainete täpne olemus sõltub täpsest inflatsiooni hetkest. "See tuvastamine ei tähenda ainult inflatsiooni toimumist, " ütleb Loeb, "vaid ütleb ka meile, millal see toimus": 10-34 (koma, millele järgneb 33 nulli ja seejärel üks) sekundit pärast suure algust Bang.
Uurimisrühm, kuhu kuulusid ka Clement Pryke Minnesota ülikoolist, Jamie Bock Caltechist ja Chao-Lin Kuo Stanfordist, ei leidnud ise gravitatsioonilaineid, vaid pigem kaudseid tõendeid nende kohta spetsiaalse mustrina. polaarsus, mille põhjustavad lained kosmilises mikrolaine taustal. "Meie meeskond jahtis spetsiaalset tüüpi polarisatsiooni, mida nimetatakse B-režiimideks, mis tähistab muistse valguse polariseeritud orientatsioonides keerdus- või kõverdusmustrit, " ütles Bock pressiteates.
Teadlased kogusid neid andmeid Antarktikas asuva teleskoobi BICEP2 abil, kus külm ja kuiv õhk piirab Maa atmosfääri häiringut nõrga kosmilise mikrolaine taustasignaalil. BICEP2 on üks identsetest teleskoopidest, mis otsivad seda signatuuri ja mida nimetatakse Keck-massiiviks. Seal asub ka külgnev lõunapooluse teleskoop, mis edastas andmeid, mis näitasid eelmisel suvel CMB-s B-režiimi polarisatsiooni olemasolu. See instrument ei olnud aga mõeldud gravitatsiooniliste lainete tekitatud skaala polarisatsiooni tuvastamiseks, nii et tõenäoliselt tulenes see kaugete galaktikate sekkumisest, mille CMB läbis enne Maale jõudmist.
BICEP-2 teleskoop (valge roog paremal) koos lõunapooluse teleskoobiga (vasakul). (Pilt BICEP-2 projekti kaudu) Endiselt pole päris selge, kas BICEP2 meeskond tuvastas B-režiimi polarisatsiooni, mis on tegelikult gravitatsiooniliste lainete kindel tõend. Täiendav kinnitus tuleb saada Euroopa Kosmoseagentuuri Plancki satelliidi (mis jälgib kosmilise mikrolaine tausta palju laiema nurga alt) kogutud andmete põhjal, mis avaldatakse suve lõpus.
Kui see tõsi on, läheks leid inflatsiooniteooria ratifitseerimisega kaugele. "Selle raskusjõu lainetest põhjustatud polarisatsiooni olemasolu on viimane suur asi, mida inflatsioon ennustab, " ütleb Wilson. "See annab teile üha suurema kindluse, et see on tõesti õige stsenaarium."
See kajastaks ka midagi tõeliselt hämmastavat: vanimad tõendid, mis meil absoluutselt kõige kohta on.
"Te ei saa kasutada kosmilise mikrolaine tausta, et aru saada, mis juhtus varajases varajases universumis, " ütleb Loeb. Esimese 380 000 aasta jooksul ei saanud CMB-d moodustavad elektromagnetilised lained vabalt kosmosest läbi pääseda. "Kui me suudame vaadata gravitatsioonilisi laineid, võime minna tagasi peaaegu päris alguseni."
