Подобные дни делают астрофизика интересным. С одной стороны, есть объявление BICEP2 о том, что долгожданная теория инфляционного большого взрыва действительно верна. Это тип открытий, который заставляет вас захватывать случайных людей с улицы и рассказывать им, что за удивительная вещь - Вселенная. С другой стороны, это как раз тот момент, когда мы должны сохранять спокойствие и отталкиваться от утверждений, сделанных одной исследовательской группой. Итак, давайте сделаем глубокий вдох и посмотрим, что мы знаем, а что нет.
Прежде всего, давайте развеем несколько слухов. Это последнее исследование не является первым свидетельством гравитационных волн. Первое косвенное свидетельство гравитационных волн было обнаружено в результате распада орбиты двойного пульсара Расселом Халсом и Джозефом Тейлором, за что они были удостоены Нобелевской премии в 1993 году. Эта новая работа также не является первым открытием поляризации в космической микроволновой печи. фон или даже первое наблюдение поляризации B-моды. Эта новая работа является захватывающей, потому что она находит свидетельство специфической формы поляризации B-моды из-за исконный гравитационные волны. Тип гравитационных волн, которые могут быть вызваны только инфляцией в самые ранние моменты Вселенной.
Следует также отметить, что эта новая работа еще не прошла рецензирование. Это будет, и это, скорее всего, пройдет проверку, но до этого мы должны быть немного осторожнее с результатами. Даже тогда эти результаты должны быть проверены другими экспериментами. Например, данные космического телескопа Планка должны быть в состоянии подтвердить эти результаты, предполагая, что они действительны.
Тем не менее, эти новые результаты действительно, очень интересно.
Команда исследователей проанализировала то, что известно как поляризация B-моды на фоне космического микроволнового излучения (CMB). Световые волны колеблются перпендикулярно их направлению движения, подобно тому, как водяные волны колеблются вверх и вниз, пока они движутся вдоль поверхности воды. Это означает, что свет может иметь ориентацию. Для света от CMB эта ориентация имеет две моды, известные как E и B. Поляризация E-моды вызвана флуктуациями температуры в CMB и впервые была обнаружена в 2002 году интерферометром DASI.
Поляризация B-моды может происходить двумя способами. Первый способ связан с гравитационным линзированием. Первое связано с гравитационным линзированием E-моды. Космический микроволновый фон, который мы видим сегодня, путешествовал более 13 миллиардов лет, прежде чем достиг нас. В ходе своего путешествия некоторые из них прошли достаточно близко к галактикам и тому подобному, чтобы получить гравитационную линзу. Это гравитационное линзирование немного искривляет поляризацию, придавая ей часть поляризации B-моды. Этот тип впервые наблюдался в июле 2013 года. Второй путь связан с гравитационными волнами раннего инфляционного периода Вселенной. Поскольку инфляционный период произошел, тогда это произвело гравитационные волны в космическом масштабе. Подобно тому, как гравитационное линзирование создает поляризацию B-моды, эти первичные гравитационные волны производят эффект B-моды. Открытие первичной поляризации В-моды волны - это то, что было объявлено сегодня.
Инфляция была предложена в качестве причины того, почему космический микроволновый фон такой же равномерный, как и сейчас. Мы видим небольшие колебания в CMB, но не большие горячие или холодные пятна. Это означает, что ранняя Вселенная должна была быть достаточно маленькой, чтобы температура выровнялась. Но CMB настолько однороден, что наблюдаемая вселенная должна была быть намного меньше, чем предсказывал большой взрыв. Однако, если бы Вселенная испытала быстрое увеличение в размерах в ее ранние моменты, тогда все получилось Единственная проблема заключалась в том, что у нас не было никаких прямых доказательств инфляции.
Предполагая, что эти новые результаты сохраняются, теперь мы делаем. Мало того, мы знаем, что инфляция оказалась сильнее, чем мы ожидали. Сила гравитационных волн измеряется величиной, известной как r, где больше, тем сильнее. Было обнаружено, что r = 0,2, что намного выше, чем предполагалось. Исходя из более ранних результатов телескопа Планка, ожидалось, что r <0,11. Так что, кажется, есть некоторая напряженность в связи с предыдущими результатами Есть способы, с помощью которых можно решить эту напряженность, но только то, как это еще предстоит определить.
Таким образом, эта работа все еще нуждается в рецензировании, и она должна быть подтверждена другими экспериментами, а затем необходимо устранить противоречие между этим результатом и более ранними результатами. Нам еще многое предстоит сделать, прежде чем мы действительно поймем инфляцию. Но в целом это действительно большие новости, возможно, даже достойный Нобелевской премии. Результаты настолько сильны, что кажется вполне очевидным, что у нас есть прямые доказательства космической инфляции, что является огромным шагом вперед. До сегодняшнего дня у нас были только физические доказательства того времени, когда Вселенной было около второго года, в то время, когда происходил нуклеосинтез. Благодаря этому новому результату мы теперь можем исследовать Вселенную, когда ее возраст составлял менее 10 триллионов триллионных долей секунды.
Что довольно удивительно, когда вы думаете об этом.
