Noin 13, 8 miljardia vuotta sitten, juuri ennen isoa räjähdystä, valtava, galakseilla täytetty maailmankaikkeus, jonka tänään tiedämme, sisältyi pieneen, tiheään, erittäin kuumaan kohtaan. Yhtäkkiä se alkoi laajentua nopeasti valon nopeutta nopeammin kataklysmisessä räjähdyksessä. Universumi kasvoi subatomisesta koosta golfpallon kokoon ymmärrettävän lyhyessä sekunnin murto-osassa.
Asiaan liittyvä sisältö
- Kuuntelee isoa räjähdystä
- Kuinka kaksi kyyhkynen auttoi tutkijoita vahvistamaan ison paineen teoria
- Mitä tähtitieteilijät ovat vielä selvittämässä Big Bang Theory -strategiasta
Tämä varhaisin laajenemishetki, joka tunnetaan nimellä kosminen inflaatio, selittää miksi maailmankaikkeus on suhteellisen tasainen (esimerkiksi galaksit, jotka muodostuivat maailmankaikkeuden jäähtyessä, näyttävät olevan hajallaan tasaisesti niin pitkälle kuin kaukoputki näkee) ja selittää myös tiheyden siemenet. joka synnytti maailmankaikkeuden rakenteen.
Se on hieno tarina, mutta vuosikymmenien ajan sen jälkeen, kun fyysikot ehdottivat sitä, todisteemme siitä on rajoitettu. Tärkein keino tutkia isoa räjähdystä - räjähdyksestä jäljelle jäänyttä heikkoa säteilyä, nimeltään kosminen mikroaaltotausta (CMB) - päivittyy noin 380 000 vuoteen myöhemmin, sen hetken sijaan.
Merkittävä uusi todiste ilmestyi tänä aamuna, kun ryhmä tutkijoita, joita johti Harvard-Smithsonian astrofysiikan keskuksen tähtitieteilijä John Kovac, ilmoitti löytäneensä epäsuoria todisteita painovoima-aalloista - minuutin vääristymistä maailmankaikkeuden gravitaatiokentällä - jotka olivat vapautunut inflaation aikana, pieni murto-osa sekunnista Ison räjähdyksen jälkeen. Jos havainto on oikea, aallot toimivat vahvistuksena inflaatiolle.
"Inflaatio on ison paineen räjähdys", sanoo teoreettinen fyysikko Alan Guth, joka ehdotti kosmisen inflaation teoriaa vuonna 1979. "Se on mekanismi, joka sai maailmankaikkeuden pääsemään tähän jättimäisen laajentumisen ajanjaksoon."
Useilla fyysikoilla, jotka eivät olleet mukana tutkimuksessa, on ollut tilaisuus arvioida raakatiedot, ja he ovat samaa mieltä analyysistä. "On hyvin todennäköistä, että tämä on totta", sanoo Harvard-Smithsonian-keskuksen teoreettinen fyysikko Avi Loeb huomauttaen, että tutkijat viettivät kolme vuotta tietoja analysoimalla mahdolliset virhevirheet.
Robert W. Wilson, joka jakoi vuoden 1978 fysiikan Nobel-palkinnon kosmisen mikroaaltotaustansa löytämisestä, on samaa mieltä ja uskoo, että jos se vahvistetaan, työ on melkein varma Nobel-palkinnon hankkimisesta. Loeb sanoo, että löytö olisi yksi viimeisen 15 vuoden tärkeimmistä fysiikan löytöistä - suurempi kuin Higgs Bosonin löytö.
Inflaaation aikana, joka näkyy vasemmalla reunassa, maailmankaikkeus laajeni monella suuruusluokalla kooltaan sekunnin murto-osassa. (Kuva NASA: n kautta) Inflaatioteoria ennustaa havaittavissa olevien gravitaatioaaltojen olemassaolon - jota usein kutsutaan "väreilyksi avaruuden ajan kankaassa" -. Guthin mukaan painovoiman lujuuden ennenaikaiset vaihtelut mikroskooppisessa mittakaavassa olisivat vaikuttaneet inflaatiolla tuottaen makroskooppisia aaltoja.
Aaltojen tarkka luonne riippuu tarkasta inflaatiohetkestä. "Tämä havaitseminen ei ole vain osoitus siitä, että inflaatio tapahtui", Loeb sanoo, "mutta myös kertoa meille, milloin se tapahtui": 10 -34 (desimaalin tarkkuudella, jota seuraa 33 nollaa ja sitten yksi) sekunnin kuluttua ison käynnistymisestä Pamaus.
Tutkimusryhmä, johon kuuluivat myös Clement Pryke Minnesotan yliopistosta, Jamie Bock Caltechista ja Chao-Lin Kuo Stanfordista, eivät löytäneet itse painovoima-aaltoja, vaan pikemminkin epäsuoraa näyttöä niistä erityisen kuvion muodossa. polarisaatio, jonka aiheuttavat aallot kosmisessa mikroaaltouuni taustalla. "Tiimimme metsästää erityistä polarisaatiotyyppiä, nimeltään B-moodit, joka edustaa kiertymis- tai kiertymiskuviota muinaisen valon polarisoiduissa suunnissa", Bock sanoi lehdistötiedotteessa.
Tutkijat keräsivät nämä tiedot Antarcticaan sijoitetun BICEP2-kaukoputken avulla, jossa kylmä, kuiva ilma rajoittaa häiriöitä Maan ilmakehästä heikolle kosmiselle mikroaaltosignaalille. BICEP2 on yksi identtisistä kaukoputkeista, jotka etsivät tätä allekirjoitusta, nimeltään Keck-taulukko. Siellä on myös viereinen etelänavan teleskooppi, joka raportoi tiedot, jotka osoittivat B-moodin polarisaation esiintymisen CMB: ssä viime kesänä. Tätä instrumenttia ei kuitenkaan ollut suunniteltu havaitsemaan polarisaatiota gravitaatioaaltojen tuottamassa mittakaavassa, joten todennäköisesti se johtui sen sijaan etäisten galaksien häiriöistä, jotka CMB läpäisi ennen maahan pääsyä.
BICEP-2-teleskooppi (valkoinen malja oikealla) yhdessä etelänavan teleskoopin kanssa (vasemmalla). (Kuva BICEP-2-projektin kautta) Vielä ei ole täysin selvää, että BICEP2-ryhmä on havainnut B-moodin polarisaation, joka on itse asiassa lopullinen todiste painovoima-aalloista. Lisävahvistuksia tarvitaan Euroopan avaruusjärjestön Planck-satelliitin (joka tarkkailee kosmisen mikroaaltotausta paljon laajemmassa kulmassa) keräämistä tiedoista, jotka on tarkoitus julkaista kesäkeskuksen lopulla.
Jos totta, löytö kuitenkin menisi pitkälle kohti inflaatioteorian ratifiointia. "Tämän painovoima-aaltojen indusoima polarisaatio on viimeinen suuri asia, jonka inflaatio ennustaa", Wilson sanoo. "Se antaa sinulle yhä enemmän luottamusta siihen, että tämä todella on oikea skenaario."
Se kuvastaa myös jotain todella hämmästyttävää: vanhin todiste meistä kaikesta.
"Et voi käyttää kosmista mikroaaltotaustaa selvittääksesi mitä tapahtui varhaisessa, varhaisessa universumissa", Loeb sanoo. Ensimmäisen 380 000 vuoden ajan CMB: n muodostavat sähkömagneettiset aallot eivät voineet kulkea vapaasti avaruuden läpi. "Jos pystymme katsomaan painovoima-aaltoja, voimme palata aina takaisin melkein alusta asti."
