2014. gada 17. martā astronomi paziņoja par vēsturisku atklājumu. Atstājot dziļu nospiedumu relikvijas starojumam, kas caurvij visu Visumu un tika radīts laika rītā, tiešie novērojumi bija gravitācijas viļņi, kas mums deva iespēju aplūkot inflācijas perioda būtību, kas nozīmē strauju mūsu Visuma izaugsmi tūlīt pēc Lielā sprādziena.
Papildu datu meklējumi par labu kosmiskās inflācijas teorijai būtu bijis pietiekams atklājums, bet fakts, ka astronomiem tagad ir pierādījumi par gravitācijas viļņu esamību, padara šo Sv. Patrika dienu par īpašu dienu kosmoloģijai.
"Bērnu" Visuma attēls. Karte parāda WMAP mikroviļņu fona temperatūru. Karstie punkti - sarkani un auksti zili.
Tātad, kas tas ir, gravitācijas viļņi? Tie var tikt attēloti kā viļņi kosmosa laikā, kas rada masveida kustības caur telpu. Iedomājieties, ka jūs iemeta bumbu baseinā. Rīki, kas radīti, sitot bumbu pret ūdeni, izplatīsies no trieciena punkta dažādos virzienos. Gravitācijas viļņi darbojas tāpat, bet, atšķirībā no ūdens virsmas, gravitācijas viļņi izplatās gaismas ātrumā caur trīsdimensiju telpu. Alberta Einšteina vispārējās relativitātes teorijas vienādojums paredzēja to pastāvēšanu. Turklāt bija daži netiešie gravitācijas viļņu novērojumi, kas skalo orbitālo enerģiju no binārajām zvaigžņu sistēmām. Tā kā mēs esam kosmosa laika objekti, mums arī jāspēj atklāt to klātbūtni, kad tie šķērso vietējo laika laiku. Daudzmiljonu dolāru eksperimenti, piemēram, novērošanas gravitācijas viļņu lāzera interferometrs (LIGO) Luiziānā un Vašingtonā tika būvēti, lai tieši atklātu gravitācijas viļņus, kas izplatās pa Zemi. Tomēr to atklāšana līdz šim ir izrādījusies apgrūtinoša.
Lielā sprādziena teorija: singularitāte ir sākuma punkts, kam seko paplašināšanās.
Kosmiskā mikroviļņu fons vai CMB ir slavens lielā sprādziena artefakts. Pārstāvot „Echo” par Visuma radīšanu, šīs nelielās temperatūras svārstības, kas novērotas redzamās Visuma vistālākajā malā, tika pētītas, izmantojot kosmosa teleskopus, piemēram, NASA Wilkinson mikroviļņu anizotropijas zondi (WMAP) un Plankkas observatoriju Eiropā. Šie novērošanas centri īpaši mēra nelielas temperatūras traucējumus (pazīstami kā anizotropijas) CMB un pēta informāciju par apstākļiem tūlīt pēc Lielā sprādziena un var pat uzzināt Visuma vecumu. Ātrais inflācijas periods paredz, ka mūsu Visums ir palielinājis miljardu triljonu reižu sekundes daļu. Pārsteidzoši, tas ir jebkurš kvantu lieluma traucējums, kas tajā laikā pastāvēja, uzpūsts pa nakti, un astronomi pieņem, ka šīs mazās struktūras var novērot šodien, milzīgu gravitācijas traucējumu veidā. Bet pirms BICEP2 projekta izmantošanas zinātnieki uzskatīja, ka šie viļņi ir pārāk vāji, lai tos atklātu. Izrādās, ka viņi bija nepareizi.
Iespējas visuma beigām
"Tas bija kā atrast adatu siena kaudzē, bet mēs atradām lūžņus," sacīja BICEP2 projekta virsnieks Clem Prike no Minesotas Universitātes.
"Šā atzinuma sekas ir neuztraucošas," sacīja projekta koordinators Jamie Bock, Kalifornijas Tehnoloģijas institūta un Jet Propulsion Laboratory (JPL) fiziķis. "Mēs mērām signālu, kas nāk no neatminamiem laikiem."
BICEP2, kas atrodas sausos atmosfēras apstākļos Antarktīdā, ir ļoti skaidrs kosmosa skatījums. Ierīcei ir spēja izmērīt vāja signāla polarizāciju no fona starojuma. Zemē saules gaisma var kļūt polarizēta, ja tā tiek atspoguļota no spoguļa vai kad tā tiek filtrēta, izmantojot polarizētas saulesbrilles (tādējādi samazinot atspīdumu). Arī senās relikvijas radiācijas starojums var kļūt polarizēts, un gravitācijas viļņiem ir iespēja manipulēt ar starojuma radīto polarizāciju. Konkrētais polarizācijas veids, kas pazīstams kā “B-polarizācijas režīms”, ir tas, ko meklēja BICEP2, un tagad, ar augstu noteiktības pakāpi, astronomi to ir atklājuši.
“B-režīma polarizācijas virpuļstruktūra ir unikāls gravitācijas viļņu signāls,” saka viens no projekta vadītājiem Chao-Ling Guo no Stanfordas universitātes un Nacionālās paātrinātāju laboratorijas.
Šodienas paziņojums tiek pasludināts par „gadsimta atklāšanu”, un, lai gan šodien publicētie divi dokumenti tikai drukāsies, ir droši teikt, ka astronomi “skāra vēršu aci”. Šie rezultāti ne tikai apstiprina kosmiskās inflācijas teoriju un norāda uz gravitācijas viļņu klātbūtni, bet arī var būt saistīti ar vienu no visgrūtākajām problēmām mūsdienu kvantu fizikā, proti, kāda loma gravitācijas spēlē kvantu pasaulē.
