Такі дні роблять бути астрофізиком цікавим. З одного боку, є повідомлення BICEP2, що давно підозрювана теорія інфляційного великого удару насправді правдива. Саме тип відкриття змушує вас захопити випадкових людей з вулиці та сказати їм, що це дивовижна річ Всесвіту. З іншого боку, це саме той момент, коли ми повинні бути спокійними і відштовхуватись від тверджень однієї дослідницької групи. Тож давайте зробимо глибокий вдих і подивимось, що ми знаємо, а що - ні.
Спочатку давайте розвіємо кілька чуток. Це останнє дослідження не є першим свідченням гравітаційних хвиль. Перші непрямі докази гравітаційних хвиль були знайдені в орбітальному розпаді бінарного пульсара Рассела Хулса та Джозефа Тейлора, за що вони отримали Нобелівську премію в 1993 році. Ця нова робота також не є першим відкриттям поляризації всередині космічної мікрохвильової печі тло, або навіть перше спостереження поляризації в режимі B. Ця нова робота є захоплюючою, оскільки вона виявляє докази конкретної форми поляризації в режимі B внаслідок споконвічний гравітаційні хвилі. Тип гравітаційних хвиль, який був би викликаний інфляцією лише в найдавніші моменти Всесвіту.
Слід також зазначити, що ця нова робота ще не була розглянута. Це буде, і це, швидше за все, пройде збір, але поки це не відбудеться, ми повинні бути трохи обережними щодо результатів. Вже тоді ці результати потрібно буде перевірити іншими експериментами. Наприклад, дані космічного телескопа Планка повинні мати можливість підтвердити ці результати, вважаючи, що вони дійсні.
Однак, ці нові результати справді дуже цікаві.
Команда зробила аналіз того, що називають поляризацією в режимі B в межах космічного мікрохвильового фону (CMB). Легкі хвилі коливаються перпендикулярно напрямку їх руху, подібно до того, як водні хвилі коливаються вгору і вниз, поки вони рухаються по поверхні води. Це означає, що світло може мати орієнтацію. Для світла від CMB ця орієнтація має два режими, відомі як E і B. Поляризація E-режиму викликана коливаннями температури в CMB, і вперше його спостерігали у 2002 році інтерферометром DASI.
Поляризація в режимі B може відбуватися двома способами. Перший спосіб обумовлений гравітаційним лінзуванням. Перший пояснюється гравітаційним об'єктивом E-режиму. Космічний мікрохвильовий фон, який ми бачимо сьогодні, проїхав понад 13 мільярдів років, перш ніж дійти до нас. По ходу своєї подорожі частина його пройшла досить близько до галактик і тому подібне, щоб її гравітаційно наклали. Це гравітаційне лінзування трохи закручує поляризацію, надаючи деякій частині поляризації в B-режимі. Цей тип вперше спостерігався в липні 2013 року. Другий шлях пов'язаний з гравітаційними хвилями раннього інфляційного періоду Всесвіту. По мірі інфляційного періоду він створював гравітаційні хвилі в космічному масштабі. Подібно до того, як гравітаційне лінзування виробляє поляризацію в режимі В, ці первісні гравітаційні хвилі створюють ефект В-режиму. Відкриття первісної хвильової поляризації в режимі В - це те, що було оголошено сьогодні.
Інфляція запропонована як причина того, чому фон космічної мікрохвильовки такий же рівномірний. Ми бачимо невеликі коливання в CMB, але не великі гарячі або холодні точки. Це означає, що ранній Всесвіт, мабуть, був достатньо малим, щоб температури вирівнялися. Але КМБ настільки рівномірний, що спостережуваний Всесвіт повинен був бути набагато меншим, ніж передбачив великий удар. Однак якби Всесвіт зазнала швидкого збільшення розмірів протягом своїх ранніх моментів, тоді все склалося б. Єдина проблема - ми не мали жодних прямих доказів інфляції.
Якщо припустити, що ці нові результати вже тривають, ми це робимо. Мало того, ми знаємо, що інфляція була сильнішою, ніж ми передбачали. Сила гравітаційних хвиль вимірюється величиною, відомою як r, де більша, тим сильніша. Було встановлено, що r = 0,2, що набагато вище, ніж передбачалося. Спираючись на більш ранні результати телескопа Планка, очікувалося, що r <0,11. Тож, здається, існує трохи напруженості з попередніми висновками. Існують шляхи вирішення цієї напруги, але як ще не визначитися.
Тож цю роботу ще потрібно ретельно перевірити, і це потрібно підтвердити в інших експериментах, і тоді напруга між цим результатом та попередніми результатами потрібно вирішити. Потрібно ще багато зробити, перш ніж ми дійсно зрозуміємо інфляцію. Але загалом це справді великі новини, можливо навіть гідний Нобелівський приз. Результати настільки сильні, що, здається, досить зрозуміло, що ми маємо прямі докази космічної інфляції, що є величезним кроком вперед. До сьогодні у нас були лише фізичні докази того часу, коли Всесвіт була близько другої старості, в той час, коли відбувався нуклеосинтез. Завдяки цьому новому результату ми тепер зможемо дослідити Всесвіт, коли він становив менше 10 трлн трильйонів трильйони секунди.
Що досить дивовижно, коли ви думаєте про це.
