Dny, jako jsou tyto, dělají z astrofyzika zajímavost. Na jedné straně se objevuje BICEP2, že dlouho podezřená teorie inflačního velkého třesku je ve skutečnosti pravda. Je to typ objevu, díky kterému chcete chytit náhodné lidi z ulice a říct jim, jaká úžasná věc je vesmír. Na druhou stranu je to přesně ten okamžik, kdy bychom měli být v klidu, a tlačit zpět tvrzení jednoho výzkumného týmu. Zhluboka se nadechneme a podívejme se na to, co víme a co ne.
Nejprve rozptýlíme několik pověstí. Tento nejnovější výzkum není prvním důkazem gravitačních vln. První nepřímý důkaz gravitačních vln byl nalezen v orbitálním rozpadu binárního pulsaru Russellem Hulseem a Josephem Taylorem, za který jim byla v roce 1993 udělena Nobelova cena. Tato nová práce také není prvním objevem polarizace v kosmické mikrovlnné troubě pozadí nebo dokonce první pozorování polarizace v režimu B. Tato nová práce je vzrušující, protože díky ní najde důkaz o specifické formě polarizace v režimu B pravěký gravitační vlny. Typ gravitačních vln, které by byly způsobeny pouze inflací během nejranějších okamžiků vesmíru.
Je třeba také poznamenat, že tato nová práce dosud nebyla přezkoumána. Bude to, a nejspíše to projde, ale dokud to nebude, měli bychom být trochu opatrní ohledně výsledků. I poté budou tyto výsledky muset být ověřeny jinými experimenty. Například data z kosmického dalekohledu Planck by měla být schopna tyto výsledky potvrdit za předpokladu, že jsou platné.
Tyto nové výsledky jsou však opravdu zajímavé.
Co tým udělal, bylo analyzovat tzv. Polarizaci v režimu B v kosmickém mikrovlnném pozadí (CMB). Světelné vlny oscilují kolmo k jejich směru pohybu, podobně jako vodní vlny kmitají nahoru a dolů, zatímco se pohybují po hladině vody. To znamená, že světlo může mít orientaci. Pro světlo z CMB má tato orientace dva režimy, známé jako E a B. Polarizace v režimu E je způsobena kolísáním teploty v CMB a poprvé byla pozorována v roce 2002 interferometrem DASI.
K polarizaci v režimu B může dojít dvěma způsoby. Prvním způsobem je gravitační čočka. První je kvůli gravitační čočce režimu E. Kosmické mikrovlnné pozadí, které dnes vidíme, cestovalo před více než 13 miliardami let. Na své cestě některé z nich prošly dost blízko ke galaxiím a podobně, aby byly gravitačním objektivem. Tato gravitační čočka trochu zvrátí polarizaci, což částečně dává polarizaci v režimu B. Tento typ byl poprvé pozorován v červenci 2013. Druhý způsob je způsoben gravitačními vlnami z počátku inflačního období vesmíru. Když došlo k inflačnímu období, vytvořilo gravitační vlny v kosmickém měřítku. Stejně jako gravitační čočka produkuje polarizaci v režimu B, tyto pravěké gravitační vlny vytvářejí efekt v režimu B. Objevení polarizace v pravém vlně v B režimu je to, co bylo dnes ohlášeno.
Inflace byla navržena jako důvod, proč je kosmické mikrovlnné pozadí stejně jednotné jako je. Vidíme malé výkyvy v CMB, ale ne velká horká nebo studená místa. To znamená, že časný vesmír musel být dostatečně malý na to, aby se teploty vyrovnaly. CMB je však tak jednotná, že pozorovatelný vesmír musel být mnohem menší, než předpovídal velký třesk. Pokud by však vesmír zaznamenal rychlý vzestup velikosti během svých raných okamžiků, všechno by dopadlo. Jediným problémem bylo, že jsme neměli žádný přímý důkaz inflace.
Předpokládejme, že tyto nové výsledky vydrží, nyní to uděláme. Nejen to víme, že inflace byla silnější, než jsme očekávali. Síla gravitačních vln se měří v hodnotě známé jako r, kde větší je silnější. Bylo zjištěno, že r = 0,2, což je mnohem vyšší, než se očekávalo. Na základě dřívějších výsledků z Planckova dalekohledu se očekávalo, že r <0,11. Zdá se tedy, že s dřívějšími zjištěními je trochu napětí. Existují způsoby, jak lze toto napětí vyřešit, ale jak je ještě třeba určit.
Tuto práci je tedy třeba ještě důkladně přezkoumat a je třeba ji potvrdit dalšími experimenty a poté je třeba vyřešit napětí mezi tímto výsledkem a dřívějšími výsledky. Ještě musíme hodně udělat, než opravdu pochopíme inflaci. Ale celkově se jedná o opravdu velké zprávy, možná i Nobelovu cenu hodnou. Výsledky jsou tak silné, že se zdá být zcela jasné, že máme přímý důkaz kosmické inflace, což je obrovský krok vpřed. Před dnešním dnem jsme měli fyzický důkaz až do doby, kdy byl vesmír asi druhý starý, v době, kdy došlo k nukleosyntéze. S tímto novým výsledkem jsme nyní schopni sondovat vesmír, když to bylo méně než 10 bilionů bilionů bilionu sekundy staré.
Což je docela úžasné, když o tom přemýšlíte.
