17. märtsil 2014 teatasid astronoomid ajaloolisest avastusest. Olles jätnud sügava jälje kogu universumisse tungivasse jäänud kiirgusesse, mis loodi aja alguses, olid gravitatsioonilained otsese vaatluse all, mis andis meile võimaluse uurida inflatsiooniperioodi olemust, mis tähendab meie Universumi kiiret kasvu kohe pärast suurt põrutust.
Kosmilise inflatsiooni teooria kasuks vajalike täiendavate andmete otsimine oleks pidanud olema piisav avastus, kuid asjaolu, et astronoomidel on tõendid gravitatsioonilaine olemasolu kasuks, muudab selle Püha Patricku päeva kosmoloogiale eriliseks päevaks.
Pilt "lapsikust" universumist. Kaart näitab WMAP-i mikrolaine tausttemperatuuri. Kuumad kohad - punased ja külmad - sinised.
Mis see on, gravitatsioonilised lained? Neid saab ruumiajal esindada ripplitena, mis tekitavad ruumi liikumise massiivseid liikumisi. Kujutage ette, et sa viskasid palli basseini. Pallide löömine veega löögi ajal levib löögipunktist erinevates suundades. Gravitatsioonilised lained toimivad samamoodi, kuid erinevalt veepinnal esinevatest lainetest levivad gravitatsioonilained valguse kiirusel kolmemõõtmelise ruumi kaudu. Albert Einsteini üldise relatiivsuse teooria võrrand ennustas nende olemasolu. Peale selle ilmnesid kaudsed tähelepanekud gravitatsioonilainete kohta, mis hõõruvad orbitaalset energiat binaarsetest tähtsüsteemidest. Kuna me oleme ruumi-aja objektid, peame ka suutma avastada nende kohalolekut, kui nad läbivad kohalikku ruumi-aega. Mitme miljoni dollari eksperimendid, nagu Louisiana ja Washingtoni vaatluskeskkonna gravitatsioonilaine (LIGO) laserinterferomeeter, ehitati otseselt Maa kaudu levivate gravitatsioonilainete tuvastamiseks. Siiski on nende avastamine seni osutunud ebamugavaks illusiooniks.
Big Bang Theory: singulaarsus on lähtepunkt, millele järgneb laienemine.
Kosmiline mikrolaine taust või CMB on kuulus suur paugu artefakt. Esindades "Echot" Universumi loomise kohta, uuriti neid väheseid temperatuuri kõikumisi, mida täheldatakse nähtava Universumi kõige kaugemal serval, kasutades kosmoseteleskoobe nagu NASA Wilkinsoni mikrolaineahjus anisotropia sondi (WMAP) ja Plancki vaatluskeskust Euroopas. Need vaatluskeskused mõõdavad spetsiaalselt väikeseid temperatuuri häireid (tuntud kui anisotroopiad) KMAs ja uurivad teavet tingimuste kohta vahetult pärast suurt põrutust ja saavad isegi teada Universumi vanusest. Kiire inflatsiooniperiood eeldab, et meie universum on sekundi jooksul murdnud ühe miljardi triljoni korda. Hämmastav on see, et kõik kvantisuurused häired, mis sel ajal eksisteerisid, paisusid üleöö, ja astronoomid eeldavad, et neid pisikesi struktuure saab täna täheldada tohutute gravitatsioonihäirete kujul. Kuid enne BICEP2 projekti kasutamist eeldasid teadlased, et need lained on liiga nõrgad, et neid tuvastada. Selgub, et nad eksisid.
Võimalikud võimalused universumi lõpus
"See oli, kuidas leida nõela heinakuhjas, kuid me leidsime selle asemel jäägid," ütles BICEP2 projektijuht Clem Prike Minnesota ülikoolist.
"Selle järelduse tagajärjed on hämarad," ütles projekti koordinaator Jamie Bock, California Tehnoloogiainstituudi füüsik ja Jet Propulsion Laboratory (JPL). "Me mõõdame signaali, mis pärineb ammusest ajast."
Antarktika kuivades atmosfääritingimustes asuval BICEP2-l on väga selge vaade ruumile. Seadmel on võime mõõta tausta kiirgusest nõrga signaali polarisatsiooni. Maa peal võib päikesevalgus polariseeruda, kui see peegeldub peeglist või kui see filtreeritakse polariseeritud päikeseprillidega (vähendades seega pimestamist). Vana relvakiirguse kiirgus võib samuti muutuda polariseerunuks ja gravitatsioonilainel on võimalus manipuleerida kiirguse polariseerumisega. „B-polarisatsioonirežiimiks“ tuntud spetsiifiline polariseerimistüüp on see, mida BICEP2 otsis, ja nüüd on astronoomid selle avastanud suure kindlusega.
“B-režiimis polariseerumise keerisvorm on ainulaadne gravitatsioonilaine allkiri”, ütleb Chao-Ling Guo, üks projektijuhtidest Stanfordi ülikoolist ja riiklikust kiirenduslaborist.
Tänane väljakuulutamist räägitakse kui „sajandi avastamist” ja kuigi täna avaldatud kaks dokumenti ilmuvad vaid trükkimiseks, on ohutu öelda, et astronoomid „tabavad härja silma”. Need tulemused ei kinnita ainult kosmilise inflatsiooni teooriat ja näitavad gravitatsioonilaine olemasolu, neid võib seostada ühega kõige keerulisematest probleemidest tänapäeva kvantfüüsikas, nimelt, milline on gravitatsiooni roll kvantimaailmas.
