През следващото десетилетие космолозите ще се опитат да наблюдават първите моменти на Вселената, надявайки се да докажат популярна теория. Те ще търсят изключително слаби гравитационни вълни за измерване на първичната светлина, търсейки убедителни доказателства за теорията на космическата инфлация, която предлага, че случайно, микроскопично колебание на плътността в тъканта на пространството и времето е родило Вселената в горещ голям взрив преди около 13,7 милиарда години. Нов инструмент, наречен поляриметър, е прикрепен към телескопа на Южния полюс (SPT), който работи на дължини на вълната на субмилиметър, между микровълните и инфрачервения спектър на електромагнитния спектър. Теорията на Айнщайн за обща относителност предсказва, че Космическата инфлация трябва да произвежда слабите гравитационни вълни.
Теорията за инфлацията предлага период на изключително бързо и експоненциално разширяване на Вселената през първите няколко моменти преди по-постепенното разширяване на Големия взрив, през което време енергийната плътност на Вселената е доминирана от космологичен постоянен тип вакуумна енергия, която по-късно разпаднали, за да произведат материята и радиацията, които пълнят сп. „Космос“.
През 1979 г. физикът Алън Гут предложи теорията за космическата инфлация, която също предсказва съществуването на безкраен брой вселени. За съжаление, космолозите нямат начин да тестват точно това прогнозиране.
„Тъй като това са отделни вселени, по дефиниция това означава, че никога не можем да имаме контакт с тях. Нищо, което се случи там, не оказва влияние върху нас “, казва Скот Доделсън, учен от Националната ускорителна лаборатория Ферми и професор по астрономия и астрофизика в Чикагския университет.
Но има начин да се проучи валидността на космическата инфлация. Явлението би довело до два класа смущения. Първото, колебанията в плътността на субатомните частици се случват непрекъснато в цялата Вселена и учените вече са ги наблюдавали.
„Обикновено те просто се провеждат в атомната скала. Ние дори никога не ги забелязваме “, каза Доделсън. Но инфлацията моментално би разтеглила тези смущения в космически пропорции. „Тази картина действително работи. Можем да изчислим как трябва да изглеждат тези смущения и се оказва, че те са точно прави, за да произведат галактиките, които виждаме във Вселената. "
Вторият клас на смущения биха били гравитационните вълни - айнстеиновите изкривявания в пространството и времето. Гравитационните вълни също биха били повишени до космически размери, може би дори достатъчно силни, за да могат космолозите да ги открият с чувствителни телескопи, настроени на подходящата честота на електромагнитното излъчване.
Ако новият поляриметър е достатъчно чувствителен, учените трябва да могат да открият вълните.
„Ако откриете гравитационни вълни, това ви говори много за инфлацията за нашата вселена“, казва Джон Карлстром от Чикагския университет, който разработва новия инструмент. Карлстром каза, че откриването на вълните ще изключи различни конкуриращи се идеи за произхода на Вселената. „Има по-малко, отколкото преди, но те не предричат, че ще започнете с такъв екстремен, горещ голям взрив, това квантово колебание“, каза той. Нито биха произвели гравитационни вълни на откриваеми нива.
Симулация на тази връзка представя изкривяванията в пространството и времето в субатомната скала, резултат от квантовите колебания, възникващи непрекъснато във цялата Вселена. Близо до края на симулацията космическата инфлация започва да се простира пространство-време до космическите пропорции на Вселената.
Космолозите също използват SPT в стремежа си да разрешат тайната на тъмната енергия. Отблъскваща сила, тъмната енергия тласка Вселената на разстояние и преодолява гравитацията, привлекателната сила, упражнена от цялата материя.
Тъмната енергия е невидима, но астрономите са в състояние да видят нейното влияние върху струпвания от галактики, които са се образували през последните няколко милиарда години.
SPT открива радиацията на космическия микровълнов фон (CMB), последващото сияние на големия взрив. Космолозите са измъкнали цяло количество данни от CMB, които представляват мощните барабани и рога на космическата симфония. Но сега научната общност е свити уши за тоновете на по-финия инструмент - гравитационните вълни - които са в основата на CMB.
„Имаме тези ключови компоненти за нашата картина на Вселената, но всъщност не знаем какво физиката произвежда от тях“, каза Доделсън за инфлацията, тъмната енергия и също толкова мистериозната тъмна материя. „Целта на следващото десетилетие е да се идентифицира физиката.“
Източник: University of Chicago
