Хънтът продължава за признаци на невероятното разширяване на Вселената за Големия взрив

Това изображение от Европа

Това изображение от европейския спътник Planck улавя същия район на небето, наблюдаван от наземния проект BICEP2. Данните на Планк предполагат, че голяма част от сигнала, който екипът на BICEP2 интерпретира като доказателство за космическа инфлация, всъщност е причинен от междузвезден прах. (Изображение кредит: ESA / Planck Collaboration. Благодарности: M.-A. Miville-Deschênes, CNRS-Institut d'Astrophysique Spatiale, Université Paris-XI, Orsay, Франция)



Търсенето на доказателства за древното разширяване на Вселената, по-бързо от светлината, се затопля, точно след като много скорошно откриване, което се е чукало, се счита за фалшива тревога.

През март 2014 г. екип от учени, използващи телескопа BICEP2 на Южния полюс, обявиха, че са забелязали явен сигнал от първични гравитационни вълни в космическия микровълнов фон (CMB), светлината, която започна да насища Вселената около 380 000 години след Големия Взрив.

Съобщението предизвика голям шум и по основателна причина. Като начало се предполага, че гравитационните вълни-хипотетични вълни в тъканта на пространството-време-наистина съществуват. Но по -важното е, че откритието потвърждава основите на теорията за космическата инфлация, която твърди, че Вселената се е разширила драстично през първите малки части от секундата след Големия взрив (и е произвела първични гравитационни вълни в процеса). [Космическата инфлация и Големият взрив са обяснени (инфографика)]



Само миналия месец обаче предполагаемото откритие изчезна в облак прах: Данните от BICEP2, Keck Array (също на Южния полюс) и европейския космически кораб Planck показаха, че голяма част от предполагаемите гравитационни вълни-къдрави модели в CMB поляризация известен като „B-режими“-беше всъщност причинени от междузвезден прах .

Тази новина прекроява и усъвършенства, а не изтласква ловът на първични гравитационни вълни, тъй като изследователите измислят как най-добре да се търсят CMB B-режими в по-прашно от очакваното небе.

„В момента сме на много добро място, за да постигнем добър напредък по този въпрос“, каза Джон Ковач от Харвард-Смитсоновския център за астрофизика в Кеймбридж, Масачузетс, лидер на екипа, който обяви откритието миналия март.



„Не знаем до какво ще се стигне отговорът, но знаем, че напредъкът ще бъде много бърз“, каза Ковач пред demokratija.eu. „Това ще бъде вълнуващо пътуване и можем да очакваме няколко кръга да предстоят през следващата година.“

Предполагаемото откриване на B-режим се основава предимно на BICEP2 измервания на CMB поляризацията в една малка част от небето на една честота (150 гигагерца). Наличните по това време модели предполагат, че емисиите на галактически прах, които могат да произвеждат сигнали от В-режим, в тази част на небето са доста ниски, казаха членове на екипа за откриване.

Модел на В-режим, наблюдаван от телескопа BICEP2, който изследователите първоначално интерпретираха като доказателство за инфлационни гравитационни вълни.



Модел на В-режим, наблюдаван от телескопа BICEP2, който изследователите първоначално интерпретираха като доказателство за инфлационни гравитационни вълни.(Изображение кредит: BICEP2 сътрудничество)

Но наблюденията на Планк показаха, че тези модели-и стратегията за търсене в CM-B-режим-трябва да бъдат преразгледани. Данни от космическия кораб, който изучава космически микровълнов фон в девет различни честоти от 2009 до 2013 г., разкри, че емисиите на прах на преден план са относително високи по цялото небе.

„Сега хората наистина разбират, че наблюдението на повече от една честота е напълно задължително“, казва Брендън Крил от лабораторията за реактивни двигатели на НАСА в Пасадена, Калифорния, член както на BICEP2, така и на Планк отбори. (Двете групи работиха заедно, за да създадат новото проучване, което беше изпратено до списанието Physical Review Letters. Между другото, BICEP е съкращение от „Фоново изображение на космическа извънгалактическа поляризация“.)

„Наистина трябва да разположите инструменти, които могат да разглеждат CMB, а също и прах, и да различават двете“, каза Крил пред demokratija.eu. [ Търсенето на гравитационни вълни (галерия) ]

И точно това правят Ковач и колегите му сега. През последните 13 месеца те използват Keck Array за измерване на поляризацията на CMB на втора честота, 95 гигахерца. Очаква се емисиите на прах при тази нова честота да са пет пъти по -слаби, каза Ковач.

'Всеки сигнал, който е общ между 95 гигагерца и 150 гигагерца-тези две честоти-вероятно ще бъде предимно CMB B-режими', каза той. 'Така че търсенето на тази кръстосана корелация ще бъде наистина мощен следващ анализ.'

Този анализ вече е в ход и е доста далеч, добави Ковач.

„Все още не знаем окончателния отговор, но се надяваме, че само след няколко месеца - със сигурност го очакваме тази пролет“, каза той. „Така че няма да отнеме много време за следващия голям скок в този въпрос.“

Няма гаранция, че „големият скок“ ще бъде откриване на В-режими от инфлацията, подчерта Ковач. По -скоро ограниченията просто ще се затегнат, в една или друга посока. И те трябва да продължат да се затягат с течение на времето; два новоинсталирани приемника Keck сега изучават и CMB небето на 220 гигагерца.

„Така че сега имаме три цвята, които работят с много висока чувствителност“, каза Ковач. „Можем да очакваме свръхчувствителните карти през следващата година да излязат на три честоти от данни и това трябва да продължи да увеличава доверието на всяка интерпретация, която се облагодетелства от данните.“

И Ковач и неговата група не са сами в лов на B-режим. Други екипи - включително тези, свързани с експеримента с балон Spider, телескопа на Южния полюс и ACT и ПОЛЯРНА МЕЧКА проекти, които изучават небето с помощта на телескопи в Чили - събират и свръхчувствителни CMB данни.

Пътят напред

„Мисля, че сегашното поколение [инструменти] трябва да получи фактор от пет до 10 по -добри ограничения за амплитудата на [първичните] гравитационни вълни през следващите три до пет години“, каза Крил. „По отношение на това дали ще видим или не, наистина е трудно да се каже - теоретичните прогнози са навсякъде.“

Следователно, неуспехът на тези текущи търсения да намерят В-режими в CMB не е задължително да е нож в основата на теорията за космическата инфлация; изначалните гравитационни вълни може просто да бъдат много трудни за откриване. (Тяхната амплитуда зависи от енергийния мащаб на инфлацията, който е неизвестен.)

Ако случаят е такъв, може да се наложи цялостно наземно проучване, включващо чувствителни нови детектори и нови телескопи на различни места по света, за да се потвърди съществуването на В-режими в CMB, каза Ковач. Такова проучване вероятно би могло да се извърши за 100 милиона долара или по -малко, добави той.

Ковач и Крил също биха искали да видят нова космическа мисия за картографиране на CMB някъде по пътя. (Досега има три такива мисии: Космическият фонов изследовател на НАСА и сондата за микровълнова анизотропия на Уилкинсън и Планк.)

„Ако доказателствата за инфлационни гравитационни вълни започнат да изглеждат доста твърди, на каквото и ниво да се предпочитат данните, всеобхватната мисия, която ще картографира този сигнал в детайли, вероятно в крайна сметка трябва да е от космоса“, каза Ковач. 'Това ще получи цялата информация.'

Следвайте Майк Уол в Twitter @michaeldwall и Google+ . Последвай ни @Spacedotcom , Facebook или Google+ . Първоначално публикувано на demokratija.eu .