Během příštího desetiletí se budou kosmologové pokoušet pozorovat první okamžiky vesmíru v naději, že prokáží populární teorii. Budou hledat extrémně slabé gravitační vlny pro měření prvotního světla a hledají přesvědčivé důkazy pro Kosmickou teorii inflace, která navrhuje, aby náhodná mikroskopická hustota fluktuace v prostoru prostoru a času způsobila vznik vesmíru v horkém velkém třesk přibližně před 13,7 miliardami let. Nový přístroj zvaný polarimetr je připojen k jiho pólovému dalekohledu (SPT), který pracuje na submilimetrových vlnových délkách, mezi mikrovlnami a infračerveným světlem na elektromagnetickém spektru. Einsteinova teorie obecné relativity předpovídá, že Kosmická inflace by měla vytvářet slabé gravitační vlny.
Teorie inflace navrhuje období extrémně rychlé a exponenciální expanze vesmíru během jeho prvních několika okamžiků před postupnější expanzí velkého třesku, během této doby byla hustotě energie vesmíru ovládána kosmologická konstantní typ vakuové energie, která později rozpadl se, aby vytvořil hmotu a záření, které vyplní časopis Space Space.
V roce 1979 fyzik Alan Guth navrhl teorii kosmické inflace, která také předpovídá existenci nekonečného počtu vesmírů. Kosmologové bohužel tuto konkrétní předpověď nedokážou otestovat.
"Protože se jedná o oddělené vesmíry, z definice to znamená, že s nimi nikdy nemůžeme mít žádný kontakt." Nic, co se stane, nemá na nás žádný dopad, “řekl Scott Dodelson, vědec z Fermi National Accelerator Laboratory a profesor astronomie a astrofyziky na University of Chicago.
Existuje však způsob, jak prověřit platnost kosmické inflace. Tento jev by způsobil dvě třídy poruch. První, kolísání hustoty subatomových částic, se děje nepřetržitě v celém vesmíru a vědci je již pozorovali.
"Obvykle se dějí jen na atomové stupnici." Nikdy jsme si jich nevšimli, “řekl Dodelson. Ale inflace by tyto poruchy okamžitě rozprostřela do kosmických rozměrů. "Ten obrázek skutečně funguje." Můžeme spočítat, jak by tyto poruchy měly vypadat, a ukáže se, že mají pravdu, když vytvářejí galaxie, které vidíme ve vesmíru. “
Druhou třídou poruch by byly gravitační vlny - einsteinovské zkreslení v prostoru a čase. Gravitační vlny by také byly povýšeny na kosmické rozměry, možná dokonce dostatečně silné, aby je mohli kosmologové detekovat citlivými dalekohledy naladěnými na správnou frekvenci elektromagnetického záření.
Pokud je nový polarimetr dostatečně citlivý, vědci by měli být schopni vlny detekovat.
"Pokud zjistíte gravitační vlny, řekne vám to hodně o inflaci pro náš vesmír," řekl John Carlstrom z University of Chicago, který vyvinul nový nástroj. Carlstrom řekl, že odhalení vln by vyloučilo různé konkurenční myšlenky o původu vesmíru. "Je jich méně, než tomu bývalo, ale nepředpokládají, že máte takový extrémní, horký velký třesk, tuto kvantovou fluktuaci," řekl. Rovněž by nevytvářely gravitační vlny na detekovatelných úrovních.
Simulace na tomto odkazu zobrazuje deformace v prostoru a čase na subatomické stupnici, což je výsledek kvantových fluktuací, které se neustále vyskytují v celém vesmíru. Na konci simulace se kosmická inflace začíná natahovat časoprostor do kosmických rozměrů vesmíru.
Kosmologové také používají SPT ve své snaze vyřešit tajemství temné energie. Odpudivá síla, temná energie tlačí vesmír od sebe a drtí gravitaci, přitažlivou sílu vyvíjenou veškerou hmotou.
Temná energie je neviditelná, ale astronomové jsou schopni vidět její vliv na shluky galaxií, které se vytvořily během několika posledních miliard let.
SPT detekuje záření kosmického mikrovlnného pozadí (CMB), dosvit velkého třesku. Kosmologové těžili bohatství dat z CMB, které představují silné bubny a rohy kosmické symfonie. Ale nyní má vědecká komunita uši natažené pro tóny jemnějšího nástroje - gravitačních vln - které podepírají CMB.
"Máme tyto klíčové komponenty pro náš obraz vesmíru, ale opravdu nevíme, co fyzika produkuje některou z nich," řekl Dodelson inflace, temné energie a stejně tajemné temné hmoty. "Cílem příštího desetiletí je identifikovat fyziku."
Zdroj: University of Chicago
