Pred približno 13, 8 milijarde let, tik pred velikim praskom, je bilo ogromno vesoljsko napolnjeno vesolje, ki ga poznamo danes, v majhni, gosti, izjemno vroči točki. Nenadoma se je v kataklizmični eksploziji začelo hitro širiti hitreje od hitrosti svetlobe. Vesolje je v nerazumljivo kratkem deležu sekunde naraslo iz subatomske velikosti v velikost žoge za golf.
Sorodne vsebine
- Poslušanje velikega poka
- Kako sta dva goloba pomagala znanstvenikom potrditi teorijo velikega poka
- Kaj astronomi še odkrivajo o teoriji velikega poka
Ta najzgodnejši trenutek širjenja, znan kot kozmična inflacija, razlaga, zakaj je vesolje relativno enotno (galaksije, ki so nastale, ko se vesolje hladi, na primer, se zdi, da so razpršene enakomerno, kolikor lahko vidi teleskop), in tudi razlaga seme gostote kar je povzročilo strukturo vesolja.
Lepa zgodba, a desetletja potem, ko so jo predlagali fiziki, so naši dokazi o njej omejeni. Naše glavno sredstvo za preučevanje velikega praska - šibko sevanje, ki je ostalo od eksplozije, imenovane kozmično mikrovalovno ozadje (CMB) - sega približno do 380.000 let zatem, namesto da bi prišlo do samega trenutka.
Zjutraj se je pojavil nov pomemben dokaz, ko je skupina znanstvenikov pod vodstvom astronoma Johna Kovačja iz Harvard-Smithsonian centra za astrofiziko objavila, da so našli posredno dokaze gravitacijskih valov - minutnih izkrivljanj v gravitacijskem polju vesolja - ki so bili sproščen med inflacijo, majhen del sekunde po velikem udaru. Če je ugotovitev pravilna, valovi služijo kot potrditev inflacije.
"Inflacija je 'udar' velikega poka, " pravi teoretični fizik Alan Guth, ki je leta 1979. predlagal teorijo o kozmični inflaciji. "Mehanizem je povzročil, da je vesolje vstopilo v to obdobje velikanske širitve."
Več fizikov, ki niso bili vključeni v raziskavo, je lahko ocenilo surove podatke in se strinjajo z analizo. "Zelo, zelo verjetno je, da je to resnično, " pravi Avi Loeb, teoretični fizik iz Harvard-Smithsonian Centra, in ugotavlja, da so raziskovalci tri leta analizirali podatke, da bi odpravili kakršno koli možnost napake.
Robert W. Wilson, ki je za razkritje kozmičnega mikrovalovnega ozadja podelil Nobelovo nagrado za fiziko leta 1978 za fiziko, se strinja in verjame, da bo delo, če bo potrjeno, skoraj zagotovo prejelo Nobelovo nagrado. Loeb pravi, da bi bila ugotovitev eno najpomembnejših fizičnih odkritij zadnjih 15 let - večja od odkritja Higgsovega Bozona.
Med inflacijo, ki je prikazana skrajno levo, se je vesolje v delih sekunde razširilo za več vrst velikosti. (Slika prek NASA) Teorija inflacije napoveduje prisotnost zaznavnih gravitacijskih valov - pogosto jih imenujemo "valovanja v tkanini vesolja". Že obstoječa nihanja jakosti gravitacije na mikroskopskem merilu bi, kot pravi Guth, raztegnila zaradi inflacije, kar bi povzročilo makroskopske valove.
Natančna narava valov je odvisna od natančnega trenutka, ko je prišlo do inflacije. "To odkrivanje ne kaže samo na to, da je prišlo do inflacije, " pravi Loeb, "ampak tudi na to, kdaj se je zgodila": 10 -34 (decimalna točka, ki ji sledi 33 nič in nato ena) sekund po začetku velikega Udarec.
Raziskovalna skupina, v kateri so bili tudi Clement Pryke z univerze v Minnesoti, Jamie Bock iz Caltech-a in Chao-Lin Kuo iz Stanforda, sama ni našla gravitacijskih valov, temveč jih je posredno dokazovala v obliki posebnega vzorca polarizacija, ki jo povzročajo valovi v kozmičnem mikrovalovnem ozadju. "Naša ekipa se je lovila posebne vrste polarizacije, imenovane B-načini, ki predstavlja vzorec zvijanja ali zvijanja v polariziranih orientacijah starodavne svetlobe, " je v izjavi za javnost dejal Bock.
Raziskovalci so te podatke zbirali s teleskopom BICEP2, nameščenim na Antarktiki, kjer hladen in suh zrak omejuje motnje Zemljine atmosfere na šibkem kozmičnem mikrovalovnem ozadju. BICEP2 je eden od nabora identičnih teleskopov, ki iščejo ta podpis, imenovan Keck Array. Tu je tudi sosednji južni pol teleskop, ki je poročal o podatkih, ki so pokazali prisotnost polarizacije načina B v CMB lansko poletje. Ta instrument pa ni bil zasnovan za zaznavanje polarizacije v merilu, ki ga ustvarjajo gravitacijski valovi, zato je namesto tega verjetno izhajal iz interferenc oddaljenih galaksij, skozi katere je prešel CMB, preden je dosegel Zemljo.
Teleskop BICEP-2 (bela posoda na desni), skupaj s teleskopom Južni pol (na levi). (Slika prek projekta BICEP-2) Še vedno ni povsem jasno, da je ekipa BICEP2 zaznala polarizacijo načina B, ki je pravzaprav dokončen dokaz gravitacijskih valov. Nadaljnja potrditev bo morala pridobiti podatke, ki jih je zbral satelit Planck Satelit Evropske agencije (ki opazuje kozmično mikrovalovno ozadje pod veliko širšim kotom), ki bodo objavljeni konec poletja.
Če bi bilo to res, bi bila ugotovitev dolga pot do ratifikacije teorije inflacije. "Prisotnost te polarizacije, ki jo povzročajo gravitacijski valovi, je zadnja velika napoved, ki jo napoveduje inflacija, " pravi Wilson. "Vse bolj vam daje zaupanje, da je to res pravi scenarij."
Odražal bi tudi nekaj resnično osupljivega: najstarejše dokaze, ki jih imamo o vsem.
"Ne morete uporabiti kozmičnega mikrovalovnega ozadja, da bi ugotovili, kaj se je zgodilo v zgodnjem, zgodnjem vesolju, " pravi Loeb. Prvih 380.000 let elektromagnetni valovi, ki sestavljajo CMB, niso mogli prosto prehajati skozi vesolje. "Če si lahko ogledamo gravitacijske valove, lahko gremo skoraj do samega začetka."
