Fale grawitacyjne nadal nieuchwytne.

Mimo wcześniejszych doniesień o możliwej detekcji, wspólna analiza danych z satelity Planck i naziemnego obserwatorium BICEP2 nie znalazła rozstrzygających dowodów na istnienie pierwotnych fal grawitacyjnych.

Wszechświat rozpoczął się około 13,8 miliardów lat temu i ewoluował  z bardzo gorącego, gęstego i jednolitego stanu do bogatych i złożonych struktur galaktyk, gwiazd oraz  planet które widzimy dzisiaj. Niezwykłe źródło informacji o historii Wszechświata jakim jest mikrofalowe promieniowanie tła (ang.CMB), pozostałość po świetle emitowanym zaledwie 380 000 lat po Wielkim Wybuchu

Satelita Planck wystrzelony przez ESA, zaobserwował owe promieniowanie na przestrzeni całego nieba z niespotykaną dotychczas dokładnością. W ciągu dwóch lat została ujawniona szeroka gama nowych ustaleń o wczesnym Wszechświecie. Mimo to astronomowie nadal badają promieniowanie z jeszcze większą intensywnością w nadziei cofnięcia się do pierwszych ułamków sekund po Wielkim Wybuchu. Szukają dowodów dla kosmicznej inflacji” – która według obecnych teorii, była bardzo krótkim okresem przyspieszonej ekspansji Wszechświata w pierwszych ułamkach sekund, tuż po Wielkim Wybuchu.

Dowodem na to mają być fale grawitacyjne, niewielkie anomalie w strukturze czasoprzestrzeni. Astronomowie wierzą, że powstały one w okresie inflacji. Co ciekawe, zaburzenia te powinny zostawić ślad w mikrofalowym promieniowaniu tła po postacią polaryzacji fali elektromagnetycznej. Mówimy że światło jest spolaryzowane, kiedy fale wibrują w określonym kierunku.  Promieniowanie tła gdy jest spolaryzowane, tworzy złożony układ. Wynika to z połączenia dwóch składowych: E i B. Wiele różnych zjawisk we Wszechświecie tworzy składowe B lub E a ich identyfikacja wymaga bardzo dokładnych pomiarów. Dzięki odkryciu składowej B, możemy potwierdzić hipotezę inflacji we wczesnym Wszechświecie. „Poszukiwanie tego unikalnego zapisu z bardzo wczesnego okresu Wszechświata jest tak samo trudne jak i ekscytujące, albowiem ten subtelny sygnał jest ukryty w polaryzacji CMB, które samo w sobie stanowi jedynie nikły procent światła” – mówi Jan Tauber, członek projektu Planck. Zespół Planck’a nie jest osamotniony w poszukiwaniach. Na początku 2014 roku, kolejny zespół astronomów przedstawił wyniki na podstawie obserwacji spolaryzowanego promieniowania tła, na małym skrawku nieba wykonanego w latach 2010-2012 z naziemnego obserwatorium BICEP2 znajdującego się na biegunie południowym. Zespół wykorzystał również wstępne dane z obserwatorium Keck’a. Zaobserwowali oni w polaryzacji nowe, „skręcone” składowe typu B na wycinku nieba kilkukrotnie większym od Księżyca w pełni. Zespół z obserwatorium BICEP2 przedstawił dowody, które wydawały się potwierdzać interpretację, jakoby sygnał pochodził z pierwotnych fal grawitacyjnych, wywołując tym samym ogromną reakcję w środowisku naukowym. Jednak jest jeszcze inna przyczyna która może powodować podobny efekt a jest nim międzygwiezdny pył w naszej Galaktyce.

Nasza galaktyka jest przeniknięta mieszaniną gazu i pyłu, który emituje częstotliwości bardzo zbliżone do tych emitowanych przez promieniowanie tła, a to z kolei wpływa negatywnie na obserwację samego CMB. Niezbędna jest bardzo dokładna analiza oddzielająca pierwszoplanowe promieniowanie pyłu od promieniowania tła. Nadmienić należy, że promieniowanie pyłu międzygwiezdnego również charakteryzuje się polaryzacją, która też nie pozostaje bez wpływu na polaryzację samego tła, co dodatkowo utrudnia analizę danych. Kiedy sygnał został wykryty po raz pierwszy, opieraliśmy się na modelach emisji pyłów w naszej galaktyce, które były dostępne w tamtym czasie.” mówi John Kovac, członek zespołu BICEP2.

Dane jakie zebrano z dwóch naziemnych obserwatoriów posiadały ten sam, pojedynczy zakres mikrofalowego promieniowania co utrudniało odjęcie emisji pochodzącej z pyłu Drogi Mlecznej od tej należącej do promieniowania tła. Z drugiej strony, satelita Planck prowadził obserwację nieba w dziewięciu częstotliwościach mikrofalowych i submilimetrowych, z których siedem było w stanie wykryć ich polaryzację. Dokładna analiza danych z tych kilku kanałów częstotliwości, może być wykorzystana do oddzielenia promieniowania tła od promieniowania pyłu. Zespół BICEP2 wybrał zakres, gdzie ich zdaniem emisja pyłu będzie najniższa, a zatem najbardziej zbliżona do spodziewanego wyniku, pochodzącego z pierwszych sekund po Wielkim Wybuchu. Jednak zaraz po publikacji map spolaryzowanego nieba sporządzonych na podstawie danych z satelity Plankc, okazało się, że poziom promieniowania pyłu może być większy niż pierwotnie zakładano. I w  rzeczywistości, we wrześniu 2014 r zespół Planck’a ujawnił po raz pierwszy, że spolaryzowana emisja pyłu występuje na całym niebie, i jest niemal identyczna z emisją wykrytą przez BICEP2. Tak więc zespoły Plancka i BICEP2 połączyły siły i tak oto dzięki możliwością obserwacji nieba przez satelitę Planck na kilku częstotliwościach, wraz z większą czułością obserwatoriów naziemnych operujących na niewielkim wycinku nieba okazało się, że wcześniejsza informacja o wykryciu fal grawitacyjnych nie może zostać potwierdzona.

esa.int

Zniekształcenia promieniowania reliktowego spowodowane grawitacyjnym oddziaływaniem materii.

Dzięki tym badaniom dowiedziono kolejnego źródła składowych modów B pochodzących z okresu wczesnego Wszechświata ale znacznie słabszych i mniej licznych. Po raz pierwszy zostały one wykryte  w 2013 roku, ale nie okazały się bezpośrednim dowodem na istnienie kosmicznej inflacji, co więcej ich kierunki rozchodzenia się zostały zniekształcone przez masywne struktury występujące we Wszechświecie. Zjawisko to jest nazywane soczewkowaniem grawitacyjnym” i jest spowodowane przez masywne obiekty występujące w przestrzeni, które zakrzywiają trajektorie po jakich rozchodzi się światło, podobnie do efektu jaki daje szkło powiększające. Tak więc okres kosmicznej inflacji nadal pozostaje niepotwierdzony, niemniej jednak nadal jest silną hipotezą. Ostatecznie badania narzuciły górny limit na ilość fal grawitacyjnych wytworzonych w okresie inflacji, niestety są one zbyt słabe aby można było je wykryć na podstawie obecnych analiz.

Przedruk i tłumaczenie z: www.esa.int
Reklamy

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Log Out / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Log Out / Zmień )

Facebook photo

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Log Out / Zmień )

Google+ photo

Komentujesz korzystając z konta Google+. Log Out / Zmień )

Connecting to %s