В последние годы с каждым новым открытием или исследованием классические представления об эволюции Вселенной ставятся под сомнение. Часто даже данные наблюдений показывают, что реальность не такая, как предсказывает теория. Так, галактики на краю Вселенной оказались более зрелыми, а может, и более развитыми, чем наш Млечный путь. А в одном из экспериментов обычная космическая пыль нанесла удар по гипотезе ранней Вселенной.
Ранняя Вселенная
На Южном полюсе командой из 16 ученых был проведен наблюдательный астрофизический эксперимент BICEP2. Основной его целью было исследование реликтового излучения. Оно представляет собой космический микроволновой фон. То есть свет, излученный ранней Вселенной (380 тысяч лет от зарождения), несущий следы процессов той эпохи. Вышло так, что коллаборации удалось заглянуть в еще более раннюю Вселенную, обнаружив поляризационные B-моды (особые характеристики реликтового излучения).
Когда от Большого взрыва прошло 380 тысяч лет, плазма Вселенной остыла до нескольких тысяч градусов. Подобные условия привели к тому, что для фотонов, которые фиксируются, как реликтовое излучение, материя стала прозрачной. У реликтового излучения есть всего два типа поляризаций. Е-моды не представляют особого интереса, поскольку проявляются при прохождении излучения через неоднородности плазмы вследствие рассеяния фотонов на электронах. В-моды гораздо интереснее для исследований, так как они появляются, проходя через плазму сильной гравитационной волны.
Следует уточнить, что BICEP2 не открывал гравитационные волны заново. За это еще в 1993 году Рассел Халс и Джозеф Тейлор получили Нобелевскую премию. В данном эксперименте гравитационные волны стали инструментом исследования, позволившим заглянуть в далекую эпоху поверх физических барьеров. Такая новость вызвала в научном сообществе эйфорию, ведь открывалась перспектива экспериментально проверить свойства Вселенной в период инфляции, который всего лишь на долю секунды отставал от момента Большого Взрыва.
Инфлатонное поле
Коллаборация могла бы получить Нобелевскую премию за описание особого типа гравитационных возмущений. А результаты эксперимента могли дать не одно новое знание об устройстве мира. BICEP2 показал, что гравитационные волны в ранней Вселенной были очень сильны, а, как традиционно предполагается, они возникли только в период инфляции, которая тут же из абстрактной математической теории превращается в реальное фундаментальное свойство. Более того, оно теперь еще и доступно.
BICEP2 подтвердил бы и наличие инфлатонного поля, вызывающего инфляцию, и которого нет в Стандартной модели физики элементарных частиц. В совокупности получается, что на масштабе порядка 10^16 ГэВ есть Новая физика. Инфлатонное и гравитационные поля испытывают квантовые флуктуации. Их до огромных размеров раздула инфляция. Без них и не было бы сильных первичных гравитационных волн. Так что результаты BICEP2 претендовали на косвенное экспериментальное подтверждение квантовой гравитации.
Скачать мобильное приложение SFERA:
SFERA — это мессенджер, социальная сеть, сервис знакомств, поиск новых друзей, поиск работы/сотрудников, видеосервис и многое другое. Бесплатно, без рекламы. Мы за развитие, мы для думающих людей и мы против деградации.
Немногим позже ученые из Европейского космического агентства (ЕКА), в распоряжении которых был телескоп Planck, проанализировали результаты BICEP2. Их вывод не был оптимистичным. В части звездного неба, которую коллаборация обследовала в ходе эксперимента, оказалось намного больше космической пыли, чем предполагалось. А эта пыль рассеивает свет, который делает невидимым слабое фоновое излучение. Специалисты ЕКА проделали немалую работу, собрав данные об этой пыли.
Сенсации не случилось
Оказалось, что над Южным полушарием небо настолько «запылено», что большую часть сигнала ранней Вселенной, что получил BICEP2, а то и весь, можно объяснить помехами этой космической пыли. Это стало серьезным ударом по сенсационным результатам BICEP2.
Подходы этих коллабораций в поиске B-модов отличаются диаметрально. В пользовании BICEP2 высокочувствительные датчики, которые и анализируют небольшой участок звездного неба. У Planck техника менее точная, зато она наблюдает за всем звездным небом. В результате они объединились ради более «аккуратного» анализа и пересчета данных с учетом всех особенностей той области, в которой работал BICEP2.
Так что теперь снова появилась возможность улучшить результаты и возродить заявку на открытие. Это станет возможным благодаря телескопу Keck Array и запуску BICEP3. В этот раз ученые будут располагать двумя наборами измерений на разных частотах. Если измерения будут точны, то от искомого сигнала можно будет отделить космическую пыль. А классическую теорию придется пересмотреть. Наверное…
❗️ Ставьте 👍 и подписывайтесь на наш канал!
Читайте также:
