Протягом наступного десятиліття космологи намагатимуться спостерігати перші моменти Всесвіту, сподіваючись довести популярну теорію. Вони будуть шукати надзвичайно слабкі хвилі тяжіння для вимірювання первісного світла, шукаючи переконливі докази теорії космічної інфляції, яка пропонує, що випадкове коливання мікроскопічної щільності в тканині простору і часу породило Всесвіт у гарячому великому масштабі вибух приблизно 13,7 мільярдів років тому. Новий прилад, який називається поляриметром, приєднується до телескопа Південного полюса (СПТ), який працює на довжині хвилі субміліметра, між мікрохвилями та інфрачервоним спектром електромагнітного спектру. Теорія загальної відносності Ейнштейна передбачає, що космічна інфляція повинна створювати слабкі хвилі тяжіння.
Теорія інфляції пропонує період надзвичайно швидкого та експоненціального розширення Всесвіту протягом перших кількох моментів до більш поступового розширення Великого вибуху, за цей час щільність енергії Всесвіту переважала космологічною енергією вакууму постійного типу, яка пізніше занепали, щоб виробити речовину та радіацію, які заповнюють космічний журнал.
У 1979 році фізик Алан Гут запропонував теорію космічної інфляції, яка також передбачає існування нескінченної кількості всесвітів. На жаль, у космологів немає можливості перевірити саме це передбачення.
«Оскільки це окремі всесвіти, за визначенням це означає, що ми ніколи з ними не можемо мати жодного контакту. Нічого, що там відбувається, не впливає на нас », - сказав Скотт Додельсон, вчений з Національної лабораторії акселераторів Фермі та професор з астрономії та астрофізики в Чиказькому університеті.
Але є спосіб перевірити обґрунтованість космічної інфляції. Це явище призвело б до двох класів збурень. По-перше, коливання щільності субатомних частинок відбуваються безперервно у всьому Всесвіті, і вчені вже їх спостерігали.
"Зазвичай вони просто відбуваються в атомному масштабі. Ми навіть ніколи їх не помічаємо », - сказав Додельсон. Але інфляція миттєво розтягне ці збурення на космічні пропорції. «Ця картина насправді працює. Ми можемо обчислити, як повинні виглядати ці збурення, і виявиться, що вони є правильними для створення галактик, які ми бачимо у Всесвіті ".
Другим класом збурень будуть гравітаційні хвилі - спотворення ейнштейнів у просторі та часі. Гравітаційні хвилі також отримали б космічні розміри, можливо, навіть досить сильні, щоб космологи могли їх виявити чутливими телескопами, налаштованими на належну частоту електромагнітного випромінювання.
Якщо новий поляриметр досить чутливий, вчені повинні мати можливість виявити хвилі.
"Якщо ви виявите гравітаційні хвилі, це говорить вам багато про інфляцію для нашого Всесвіту", - сказав Джон Карлстром з Чиказького університету, який розробив новий інструмент. Карлстром сказав, що виявлення хвиль виключатиме різні конкуруючі ідеї щодо походження Всесвіту. "Їх менше, ніж раніше, але вони не передбачають, що у вас такий екстремальний, гарячий великий удар, це квантове коливання для початку", - сказав він. Вони також не створюють гравітаційних хвиль на детектируемих рівнях.
Моделювання за цим посиланням зображує спотворення в просторі та часі в субатомному масштабі, результат квантових коливань, що відбуваються постійно у Всесвіті. Під кінець моделювання космічна інфляція починає розтягувати простір-час до космічних пропорцій Всесвіту.
Космологи також використовують СПТ у своїх пошуках, щоб розгадати таємницю темної енергії. Сила, що відштовхує, темна енергія відштовхує Всесвіт і розбиває гравітацію, привабливу силу, яку чинить вся матерія.
Темна енергія невидима, але астрономи здатні бачити її вплив на скупчення галактик, що утворилися протягом останніх кількох мільярдів років.
SPT виявляє випромінювання космічного мікрохвильового фону (CMB), післясвічення великого удару. Космологи видобули цілий ряд даних із КМБ, які представляють потужні барабани та роги космічної симфонії. Але тепер у наукового співтовариства є вуха, зведені за тонами тонкого інструменту - гравітаційних хвиль -, що лежать в основі СМВ.
"У нас є ці ключові компоненти нашої картини Всесвіту, але ми дійсно не знаємо, що фізика виробляє будь-яку з них", - сказав Доделсон про інфляцію, темну енергію і не менш загадкові темні речовини. «Мета наступного десятиліття - визначити фізику».
Джерело: Університет Чикаго
