2014 m. Kovo 17 d. Astronomai paskelbė istorinį atradimą. Palikę gilų įspūdį relikvijos spinduliuotėje, kuri prasiskverbia į visą Visatą ir buvo sukurta laiko aušros metu, gravitacinės bangos buvo tiesiogiai stebimos, suteikiant mums galimybę pažvelgti į pačią infliacijos periodo prigimtį, kuri reiškia greitą mūsų Visatos augimą iškart po Didžiojo sprogimo.
Papildomų duomenų paieška kosminės infliacijos teorijai turėjo būti pakankamas atradimas, bet tai, kad astronomai dabar turi įrodymų, kad yra gravitacinių bangų egzistavimas, daro šią Šv. Patriko dieną ypatingą dieną kosmologijai.
„Vaikiškos“ visatos paveikslėlis. Žemėlapyje rodoma WMAP mikrobangų fono temperatūra. Karštos vietos - raudonos ir šaltos - mėlynos.
Taigi, kas tai yra, gravitacinės bangos? Jie gali būti reprezentuojami kaip erdviniai laikai, kurie sukelia didžiulius judėjimo per erdvę judesius. Įsivaizduokite, kad įmetėte kamuolį į baseiną. Rutuliai prieš vandenį prasiskverbia nuo smūgio taško skirtingomis kryptimis. Gravitacinės bangos veikia taip pat, bet, skirtingai nuo vandens paviršiaus, gravitacinės bangos skleidžia šviesos greitį per trimatę erdvę. Albert Einsteino bendrosios reliatyvumo teorijos lygtis numatė jų egzistavimą. Be to, buvo keletas netiesioginių gravitacinių bangų stebėjimų, kurie skleidžia orbitinę energiją iš dvejetainių žvaigždžių sistemų. Kadangi esame erdvės laiko objektai, taip pat turime sugebėti aptikti jų buvimą, kai jie eina per vietos erdvės laiką. Daugiamilijonų dolerių eksperimentai, tokie kaip observatorijos gravitacinių bangų (LIGO) lazerinis interferometras Luizianoje ir Vašingtone, buvo pastatyti tiesiogiai aptikti per Žemę sklindančias gravitacines bangas. Tačiau jų atradimas iki šiol pasirodė esąs priblokštas.
Didžiojo sprogimo teorija: išskirtinumas yra pradinis taškas, po kurio vyksta plėtra.
Kosminis mikrobangų fonas arba CMB yra garsus didelis sprogimo artefaktas. Atstovaudamas „Echo“ apie Visatos kūrimą, šie nedideli temperatūros svyravimai, pastebimi tolimiausiame matomos visatos krašte, buvo tiriami naudojant kosminius teleskopus, tokius kaip NASA Wilkinson mikrobangų anizotropijos zondas (WMAP) ir Planko observatorija Europoje. Šios observatorijos specialiai matuoja mažas temperatūros sutrikimus (vadinamus anizotropijomis) CMB ir tiria informaciją apie sąlygas iš karto po Didžiojo sprogimo ir netgi gali sužinoti visatos amžių. Spartus infliacijos laikotarpis leidžia manyti, kad mūsų Visata išaugo milijardą trilijonų kartų per sekundę. Stebėtina, kad tai bet koks tuo metu egzistavęs kvantinio dydžio trikdymas, išpūstas per naktį, ir astronomai daro prielaidą, kad šios mažos struktūros šiandien gali būti stebimos kaip didžiuliai gravitacijos sutrikimai. Tačiau prieš naudojant BICEP2 projektą, mokslininkai nusprendė, kad šios bangos yra per silpnos, kad jas būtų galima aptikti. Pasirodo, kad jie buvo neteisingi.
Galimos visatos pabaigos galimybės
„Tai buvo, kaip surasti adą šieno įkrovoje, bet mes radome laužą“, - sakė BICEP2 projekto vadovas Clemas Prike, iš Minesotos universiteto.
„Šios išvados pasekmės yra priblokšti“, - sakė projekto koordinatorius Jamie Bock, Kalifornijos technologijos instituto fizikas ir „Jet Propulsion Laboratory“ (JPL). „Mes matuojame signalą, kuris ateina nuo neatmenamų laikų“.
BICEP2, esantis sausose Antarktidos atmosferos sąlygose, turi labai aiškų erdvės vaizdą. Prietaisas turi galimybę išmatuoti silpno fono spinduliuotės signalo poliarizaciją. Žemėje saulės šviesa gali tapti poliarizuota, jei ji atsispindi nuo veidrodžio arba kai ji filtruojama naudojant poliarizuotus akinius nuo saulės (taip sumažinant atspindį). Senovės relikvijos spinduliuotė taip pat gali tapti poliarizuota, o gravitacinės bangos gali manipuliuoti spinduliuotės poliarizacija. Konkretus poliarizacijos tipas, vadinamas „B-poliarizacijos režimu“, yra tas, ko ieškojo BICEP2, o dabar, su dideliu tikrumu, astronomai jį atrado.
„B-režimo poliarizacijos sūkurinis modelis yra unikalus gravitacinių bangų ženklas“, - sako vienas iš Stanfordo universiteto ir Nacionalinės greitintuvo laboratorijos projektų vadovų Chao-Ling Guo.
Šiandienos pranešimas skelbiamas kaip „šimtmečio atradimas“, ir nors du šiandien paskelbti dokumentai bus spausdinami tiktai, saugu pasakyti, kad astronomai „pateko į bulių akį“. Šie rezultatai ne tik patvirtina kosminės infliacijos teoriją ir rodo gravitacinių bangų buvimą, bet ir gali būti siejami su viena sudėtingiausių šiuolaikinės kvantinės fizikos problemų, būtent, koks vaidmuo tenka gravitacijai kvantiniame pasaulyje.
