17 marca 2014 r. Astronomowie ogłosili historyczne odkrycie. Pozostawiwszy głęboki ślad w promieniowaniu reliktowym, które przenika cały Wszechświat i został utworzony o świcie czasu, fale grawitacyjne były pod bezpośrednią obserwacją, dając nam możliwość przyjrzenia się samej naturze okresu inflacji, co oznacza szybki wzrost naszego Wszechświata natychmiast po Wielkim Wybuchu.
Poszukiwanie dodatkowych danych na rzecz teorii kosmicznej inflacji powinno być wystarczającym odkryciem, ale fakt, że astronomowie mają teraz dowody na istnienie fal grawitacyjnych, czyni ten Dzień Świętego Patryka szczególnym dniem dla kosmologii.
Obraz „dziecinnego” wszechświata. Mapa wyświetla temperatury tła mikrofal WMAP. Gorące miejsca - czerwone i zimne - niebieskie.
Więc co to jest, fale grawitacyjne? Można je przedstawić jako zmarszczki w czasoprzestrzeni, które generują masywne ruchy ruchu w przestrzeni. Wyobraź sobie, że wrzuciłeś piłkę do basenu. Fale powstałe w wyniku uderzenia piłki o wodę rozchodzą się od punktu uderzenia w różnych kierunkach. Fale grawitacyjne działają w ten sam sposób, ale w przeciwieństwie do zmarszczek na powierzchni wody, fale grawitacyjne rozprzestrzeniają się z prędkością światła w przestrzeni trójwymiarowej. Równanie teorii względności ogólnej Alberta Einsteina przewidywało ich istnienie. Ponadto zaobserwowano kilka pośrednich obserwacji fal grawitacyjnych, które wypłukują energię orbitalną z podwójnych systemów gwiezdnych. Ponieważ jesteśmy obiektami czasoprzestrzennymi, musimy także być w stanie wykryć ich obecność, gdy przechodzą przez lokalną czasoprzestrzeń. Wielomilionowe eksperymenty, takie jak laserowy interferometr obserwacyjnych fal grawitacyjnych (LIGO) w Luizjanie i Waszyngtonie, zostały zbudowane w celu bezpośredniego wykrywania fal grawitacyjnych propagujących się przez Ziemię. Jednak ich odkrycie okazało się do tej pory złudne.
Teoria wielkiego podrywu: Osobliwość jest punktem wyjścia, po której następuje ekspansja.
Kosmiczne mikrofalowe tło lub CMB to słynny artefakt wielkiego wybuchu. Reprezentując „Echo” na temat tworzenia Wszechświata, te niewielkie wahania temperatury, które obserwuje się na najdalszej krawędzi widzialnego Wszechświata, badano za pomocą teleskopów kosmicznych, takich jak NASA Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) i Obserwatorium Planck w Europie. Obserwatoria te mierzą szczególnie małe zaburzenia temperatury (znane jako anizotropie) w CMB i badają informacje o warunkach bezpośrednio po Wielkim Wybuchu, a nawet mogą odkryć wiek Wszechświata. Szybki okres inflacji zakłada, że nasz Wszechświat powiększył się o miliard trylionów razy w ułamku sekundy. O dziwo, jest to każde zakłócenie kwantowe, które istniało w tym czasie, rozdęte z dnia na dzień, a astronomowie zakładają, że te małe struktury można zaobserwować dzisiaj, w postaci ogromnych zaburzeń grawitacyjnych. Jednak przed zastosowaniem projektu BICEP2 naukowcy założyli, że fale te są zbyt słabe, aby je wykryć. Okazuje się, że się mylili.
Możliwe opcje końca wszechświata
„To było jak znaleźć igłę w stogu siana, ale zamiast tego znaleźliśmy złom”, powiedział dyrektor projektu BICEP2 Clem Prike z University of Minnesota.
„Implikacje tego odkrycia są zadziwiające” - powiedział koordynator projektu Jamie Bock, fizyk z California Institute of Technology i Jet Propulsion Laboratory (JPL). „Mierzymy sygnał pochodzący z niepamiętnych czasów”.
Znajduje się w suchych warunkach atmosferycznych na Antarktydzie, BICEP2 ma bardzo wyraźny obraz przestrzeni. Urządzenie ma możliwość pomiaru polaryzacji słabego sygnału z promieniowania tła. Na Ziemi światło słoneczne może stać się spolaryzowane, jeśli jest odbijane od lustra lub gdy jest filtrowane za pomocą spolaryzowanych okularów przeciwsłonecznych (zmniejszając w ten sposób odblaski). Promieniowanie ze starożytnego promieniowania reliktowego może również stać się spolaryzowane, a fale grawitacyjne mają zdolność manipulowania polaryzacją padającego promieniowania. Specyficzny rodzaj polaryzacji znany jako „tryb polaryzacji B” jest tym, czego szukał BICEP2, a teraz astronomowie odkryli go z dużym stopniem pewności.
„Wzór wirowy polaryzacji w trybie B jest unikalną sygnaturą fal grawitacyjnych”, mówi Chao-Ling Guo, jeden z liderów projektu z Uniwersytetu Stanforda i National Accelerator Laboratory.
Dzisiejsze ogłoszenie jest reklamowane jako „odkrycie stulecia” i chociaż dwa opublikowane dzisiaj dokumenty będą drukowane, można śmiało powiedzieć, że astronomowie „trafili w dziesiątkę”. Wyniki te nie tylko potwierdzają teorię kosmicznej inflacji i wskazują na obecność fal grawitacyjnych, ale mogą być związane z jednym z najtrudniejszych problemów we współczesnej fizyce kwantowej, a mianowicie, jaką rolę odgrywa grawitacja w świecie kwantowym.
