Τελευταία αποτελέσματα από κοσμικές μετρήσεις φόντου μικροκυμάτων

Το τηλεσκόπιο BICEP3 βρίσκεται στο σταθμό Amundsen-Scott South Pole στην Ανταρκτική. (Η μεταλλική ζώνη γύρω από το τηλεσκόπιο προστατεύει από το φως που αντανακλάται από τον περιβάλλοντα πάγο.) Τα νέα ευρήματα που αναλύουν τα δεδομένα του BICEP3 μαζί με προηγούμενα δεδομένα και σύνολα δεδομένων από διαστημικές αποστολές έχουν βελτιώσει τους προηγούμενους περιορισμούς στα είδη των μοντέλων πληθωρισμού που μπορούν να περιγράψουν το πρώτο σύμπαν στιγμές. Πίστωση: Κέντρο Αστροφυσικής του Χάρβαρντ-Σμιθσόνιαν

Το σύμπαν εμφανίστηκε πριν από περίπου 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια σε μια λάμψη φωτός: τη Μεγάλη Έκρηξη. Μετά από περίπου 380.000 χρόνια, αφού η ύλη (κυρίως υδρογόνο) είχε κρυώσει αρκετά για να σχηματίσει ουδέτερα άτομα, το φως μπόρεσε να διασχίσει ελεύθερα το διάστημα. Αυτό το φως, το κοσμικό υπόβαθρο μικροκυμάτων (CMB), έρχεται σε εμάς από κάθε κατεύθυνση στον ουρανό ομοιόμορφα … ή έτσι φάνηκε για πρώτη φορά. Οι αστρονόμοι τις τελευταίες δεκαετίες ανακάλυψαν ότι η ακτινοβολία έχει αμυδρούς κυματισμούς και κραδασμούς στο επίπεδο της φωτεινότητας μόνο ενός μέρους στις εκατό χιλιάδες – οι σπόροι των μελλοντικών δομών, όπως οι γαλαξίες.


Οι αστρονόμοι έχουν εκτιμήσει ότι αυτοί οι κυματισμοί περιέχουν επίσης ίχνη μιας αρχικής έκρηξης διαστολής – ο λεγόμενος πληθωρισμός – που φούσκωσε το νέο σύμπαν κατά 33 μοίρες σε μέγεθος σε μόλις 10 σε ισχύ μείον 33 δευτερόλεπτα. Οι αποδείξεις για τον πληθωρισμό πρέπει να είναι αδύναμες στον τρόπο με τον οποίο οι κοσμικοί κυματισμοί είναι κυματοειδείς, αποτέλεσμα που προκαλείται από βαρυτικά κύματα στην κοσμική παιδική ηλικία που αναμένεται να είναι εκατό φορές ή πιο αμυδρά από τους ίδιους τους κυματισμούς.

Το φαινόμενο της ρυτίδας παράγει σχέδια στο φως γνωστά ως “πόλωση της λειτουργίας Β”, τα οποία αναμένεται να είναι πολύ αμυδρά. Υπάρχουν άλλες περίεργες διαδικασίες που λειτουργούν στο σύμπαν για να κάνουν ακόμη πιο δύσκολη αυτή την κουραστική μέτρηση. Ο κύριος λόγος είναι η αμυδρή λάμψη φωτός από σωματίδια σκόνης στον γαλαξία μας που ευθυγραμμίζονται με μαγνητικά πεδία. Αυτό το φως είναι επίσης πολωμένο και μπορεί να εκτραπεί από μαγνητικά πεδία για να δημιουργήσει πρότυπα πόλωσης σε λειτουργία Β. Τα ραδιοκύματα από τον γαλαξία μας μπορούν να παράγουν παρόμοια αποτελέσματα. Πριν από περίπου έξι χρόνια, οι αστρονόμοι της CfA που εργάζονταν στην Ανταρκτική ανέφεραν τα πρώτα στοιχεία για τέτοιες ρυτίδες, “πόλωση της λειτουργίας Β”, σε επίπεδα συμβατά με απλά μοντέλα πληθωρισμού, αλλά αποκαλύφθηκαν μεταγενέστερες μετρήσεις σε διαφορετικές συχνότητες (ή χρώματα) φωτός μικροκυμάτων. Σήμα που μπορεί να εξηγηθεί από τη γαλαξιακή σκόνη.

Στα χρόνια από τις πρώτες μετρήσεις πόλωσης B-mode, οι αστρονόμοι συνέχισαν τις προσεκτικές παρατηρήσεις τους, προσθέτοντας ισχυρά δεδομένα από νέα τηλεσκόπια σε πολλές διαφορετικές συχνότητες που λειτουργούν στο Νότιο Πόλο. Αστρονόμοι CfA D. Barkats, H. Boenish, J. Connors, J. Cornelison, M. Dierickx, M. Eiben, D.C. Goldfinger, P. Grimes, S. Harrison, K. S. Karkare, J. M. Kovac, B. Racine, S. Richter , BL Schmitt και T. St. Germaine, C. Verges, CL Wong, L. Συσχετίστε τα αποτελέσματα με αυτά των διαστημικών αποστολών CMB Planck και WMAP. (Αν και η συλλογή δεδομένων για αυτές τις δύο αποστολές ολοκληρώθηκε το 2013 και το 2010, αντίστοιχα, η επεξεργασία δεδομένων συνεχίστηκε και οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν την έκδοση 2018.) Τα νέα αποτελέσματα βελτιώνουν τους προηγούμενους καλύτερους περιορισμούς στο ζάρωμα κατά δύο φορές και τώρα παρέχουν ισχυρή καθοδήγηση για τα είδη των μοντέλων πληθωρισμού που μπορούν να περιγράψουν τις πρώτες στιγμές του σύμπαντος.

Μια ευρεία κατηγορία απλών μοντέλων έχει πλέον αφεθεί. Η ομάδα αναφέρει ότι η πιο ευνοούμενη κατηγορία υπολειπόμενων μοντέλων προβλέπει αρχέγονα βαρυτικά κύματα σε επίπεδα που θα πρέπει να εντοπιστούν (ή να αποκλειστούν) την επόμενη δεκαετία χρησιμοποιώντας τηλεσκόπια που αναπτύχθηκαν στο Νότιο Πόλο. Η ομάδα αναβαθμίζει ήδη το σύστημα BICEP και αναμένει να έχει έναν ακόμη παράγοντα περίπου τριών βελτιώσεων μέσα σε πέντε χρόνια, αρκετά για να θέσει αυστηρά όρια στα πληθωριστικά μοντέλα.

Η αναζήτηση δημοσιεύτηκε στο μηνύματα φυσικής αναθεώρησηςΤο


Κοσμολογικά πολύπλοκη σκόνη


περισσότερες πληροφορίες:
PAR Ade et al., Enhanced Constraints on Primordial Gravitational Waves Using Planck, WMAP, and BICEP/Keck Observations gjatë 2018 Observering Season, μηνύματα φυσικής αναθεώρησης (2021). DOI: 10.1103/ PhysRevLett.127.151301

το απόσπασμα: Τελευταία αποτελέσματα από μετρήσεις φόντου κοσμικών μικροκυμάτων (2021, 8 Οκτωβρίου) Ανακτήθηκε στις 8 Οκτωβρίου 2021 από https://phys.org/news/2021-10-latest-results-cosmic-microwave-background.html

Αυτό το έγγραφο υπόκειται σε πνευματικά δικαιώματα. Ανεξάρτητα από οποιαδήποτε δίκαιη αντιμετώπιση για σκοπούς ιδιωτικής μελέτης ή έρευνας, κανένα μέρος δεν μπορεί να αναπαραχθεί χωρίς γραπτή άδεια. Το περιεχόμενο παρέχεται μόνο για ενημερωτικούς σκοπούς.

READ  Ο Αμερικανός καθηγητής δίνει ισχυρές ενδείξεις ότι οι άνθρωποι είναι εξωγήινης προέλευσης και ήρθαν στη Γη από έναν άλλο πλανήτη

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *