Преди около 13, 8 милиарда години, точно преди Големия взрив, огромната, изпълнена с галактика вселена, която познаваме днес, се съдържаше в една малка, плътна, изключително гореща точка. Внезапно тя започна бързо да се разширява по-бързо от скоростта на светлината при катаклизмен взрив. Вселената се разраства от субатомни размери до тази на топка за голф за непонятно кратка част от секундата.
Свързано съдържание
- Слушане на Големия взрив
- Как два гълъба помогнаха на учените да потвърдят теорията за големия взрив
- Какво все още откриват астрономите за теорията за големия взрив
Този най-ранен момент на разширяване, известен като космическа инфлация, обяснява защо Вселената е сравнително еднаква (галактиките, които са се образували, когато Вселената се е охладила, например, изглежда се разпръскват равномерно, доколкото може да види телескопът) и също така обяснява семената на плътност което породи структурата на Вселената.
Хубава история, но десетилетия след като физиците я предложиха, нашите доказателства за нея бяха ограничени. Нашето главно средство за изучаване на Големия взрив - слабото излъчване, останало от експлозията, наречено космически микровълнов фон (CMB) - се отнася до около 380 000 години след това, вместо самия момент.
Съществено ново доказателство се появи тази сутрин, когато група учени, водени от астроном Джон Ковач от Харвард-Смитсонов център за астрофизика, обявиха, че са открили косвени доказателства за гравитационни вълни - минутни изкривявания в гравитационното поле на Вселената, които са били отприщи по време на инфлация, малка част от секундата след Големия взрив. Ако констатацията е правилна, вълните служат за потвърждение на инфлацията.
"Инфлацията е" взривът "на Големия взрив", казва теоретичният физик Алън Гут, който предложи теорията за космическата инфлация през 1979 г. "Това е механизмът, който накара Вселената да навлезе в този период на гигантска експанзия."
Няколко физици, които не са участвали в изследването, са имали шанса да оценят суровите данни и те са съгласни с анализа. "Много е много вероятно това да е реално", казва Ави Льоб, теоретичен физик от Харвард-Смитсонианския център, отбелязвайки, че изследователите са прекарали три години в анализ на данните, за да елиминират всяка вероятност за грешка.
Робърт Уилсън, който сподели Нобеловата награда по физика през 1978 г. за откритието си на космическия микровълнов фон, е съгласен и смята, че ако бъде потвърдено, работата е почти сигурна, че ще получи Нобелова награда. Лоб казва, че откритието ще бъде едно от най-важните открития на физиката през последните 15 години - по-голямо от откриването на Хигс Босон.
По време на инфлация, показана вляво, Вселената се разширява с много порядки в размер в частица от секундата. (Изображение чрез НАСА) Наличието на откриваеми гравитационни вълни - често наричани "пулсации в тъканта на космическото време" - се предсказва от теорията за инфлацията. Съществуващите колебания в силата на гравитацията в микроскопичен мащаб, казва Гут, биха били разтегнати от инфлация, произвеждайки макроскопични вълни.
Точният характер на вълните зависи от точния момент на настъпване на инфлацията. "Това откриване не само показва, че е настъпила инфлация", казва Льоб, "но и ни казва кога е станала": 10 -34 (десетична запетая, последвана от 33 нули и след това една) секунди след началото на Големия Bang.
Изследователската група, която също включваше Климент Прийк от Университета в Минесота, Джейми Бок от Калтех и Чао-Лин Куо от Станфорд, не намери самите гравитационни вълни, а по-скоро косвени доказателства за тях под формата на специален модел на поляризация, причинена от вълните в космическия микровълнов фон. „Нашият екип ловуваше за специален тип поляризация, наречен B-режими, който представлява усукващ или къдрящ модел в поляризираните ориентации на древната светлина“, казва Бок в изявление за пресата.
Изследователите събраха тези данни с помощта на телескопа BICEP2, разположен в Антарктида, където студеният и сух въздух ограничава смущения от земната атмосфера върху слаб космически микровълнов фонов сигнал. BICEP2 е един от набор от идентични телескопи, търсещи този подпис, наречен Keck Array. Има и съседния телескоп на Южния полюс, който отчете данни, които показват наличието на поляризация в режим B в CMB миналото лято. Този инструмент обаче не е проектиран да открива поляризация в мащаба, произведен от гравитационните вълни, така че вместо това вероятно е произтичал от намесата на далечни галактики, през които CMB е преминавал, преди да достигне Земята.
Телескопът BICEP-2 (бялото блюдо вдясно), заедно с телескопа на Южния полюс (отляво). (Изображение чрез BICEP-2 Project) Все още не е напълно ясно, че екипът на BICEP2 е открил поляризация в B-режим, което всъщност е окончателно доказателство за гравитационни вълни. Допълнително потвърждение ще трябва да дойде от данните, събрани от спътника на Планк на Европейската космическа агенция (който наблюдава космическия микровълнов фон под много по-широк ъгъл), които трябва да бъдат пуснати в края на лятото.
Ако обаче е вярно, откритието ще извърви дълъг път към ратифицирането на теорията за инфлацията. "Наличието на тази поляризация, индуцирана от гравитационните вълни, е последното голямо нещо, предвидено от инфлацията", казва Уилсън. "Това ви дава все по-голяма увереност, че това наистина е правилният сценарий."
Това би отразило и нещо наистина поразително: най-старото доказателство, което имаме за абсолютно всичко.
„Не можете да използвате космическия микровълнов фон, за да разберете какво се е случило в ранната, ранната вселена“, казва Льоб. За първите 380 000 години електромагнитните вълни, съставляващи CMB, не можеха да преминават свободно в космоса. "Ако можем да погледнем гравитационните вълни, можем да върнем почти до самото начало."
