Nākamās desmitgades laikā kosmologi centīsies novērot pirmos Visuma mirkļus, cerot pierādīt populāru teoriju. Viņi meklēs ārkārtīgi vājus gravitācijas viļņus, lai izmērītu pirmatnējo gaismu, meklējot pārliecinošus pierādījumus Kosmiskās inflācijas teorijai, kas ierosina, ka nejaušas, mikroskopiskas blīvuma svārstības telpas un laika audumā dzemdēja Visumu karstā lielā sprādziens aptuveni pirms 13,7 miljardiem gadu. Dienvidu pola teleskopam (SPT), kas darbojas ar submilimetra viļņu garumu, starp mikroviļņiem un infrasarkano staru elektromagnētiskajā spektrā tiek pievienots jauns instruments, ko sauc par polarimetru. Einšteina vispārējās relativitātes teorija paredz, ka kosmiskajai inflācijai vajadzētu radīt vājos gravitācijas viļņus.
Inflācijas teorija piedāvā ļoti ātru un eksponenciālu Visuma izplešanās periodu dažos pirmajos brīžos pirms pakāpeniskākas Lielā sprādziena izplešanās, kura laikā Visuma enerģijas blīvumā dominēja kosmoloģiski nemainīgs vakuuma enerģijas tips, kas vēlāk sabrukusi, lai iegūtu vielu un radiāciju, kas piepilda kosmosa žurnālu.
1979. gadā fiziķis Alans Gūts ierosināja Kosmiskās inflācijas teoriju, kas arī paredz bezgalīga skaita Visumu esamību. Diemžēl kosmologiem nav iespējas pārbaudīt šo konkrēto prognozi.
“Tā kā šie ir atsevišķi universi, tas pēc definīcijas nozīmē, ka mēs nekad nevaram ar viņiem kontaktēties. Nekas, kas tur notiek, mūs neietekmē, ”sacīja Skots Dodelsons, Fermi Nacionālās paātrinātāja laboratorijas zinātnieks un Čikāgas universitātes astronomijas un astrofizikas profesors.
Bet ir veids, kā pārbaudīt kosmiskās inflācijas pamatotību. Šī parādība būtu radījusi divu veidu perturbācijas. Pirmkārt, subatomisko daļiņu blīvuma svārstības notiek nepārtraukti visā Visumā, un zinātnieki tās jau ir novērojuši.
“Parasti tās notiek tikai atomu mērogā. Mēs nekad tos pat nepamanām, ”sacīja Dodelsons. Bet inflācija acumirklī izstieptu šīs perturbācijas kosmiskās proporcijās. “Šis attēls faktiski darbojas. Mēs varam aprēķināt, kādai vajadzētu izskatīties šīm perturbācijām, un izrādās, ka tām ir pilnīgi taisnība, lai radītu galaktikas, kuras mēs redzam Visumā. ”
Otrā perturbāciju klase būtu gravitācijas viļņi - Einsteīnas izkropļojumi telpā un laikā. Arī gravitācijas viļņi tiktu paaugstināti līdz kosmiskām proporcijām, iespējams, pat pietiekami spēcīgi, lai kosmologi tos varētu atklāt ar jutīgiem teleskopiem, kas noregulēti atbilstoši elektromagnētiskā starojuma frekvencei.
Ja jaunais polarimetrs ir pietiekami jutīgs, zinātniekiem jāspēj atklāt viļņus.
"Ja jūs atklājat gravitācijas viļņus, tas jums daudz stāsta par mūsu Visuma inflāciju," sacīja Džons Karlstroms no Čikāgas universitātes, kurš izstrādāja jauno instrumentu. Karlstroms sacīja, ka viļņu noteikšana izslēgs dažādas konkurējošas idejas par Visuma izcelsmi. "To ir mazāk nekā agrāk, taču viņi neprognozē, ka jums ir jāsāk tik ekstrēms, karsts lielais sprādziens, šī kvantu svārstība," viņš teica. Viņi arī neradītu gravitācijas viļņus nosakāmā līmenī.
Šīs saites simulācija attēlo telpas un laika kropļojumus subatomiskajā mērogā - kvantu svārstību rezultāts, kas notiek nepārtraukti visā Visumā. Tuvojoties simulācijas beigām, kosmiskā inflācija sāk izstiepties telpā un laikā līdz Visuma kosmiskajām proporcijām.
Kosmologi SPT izmanto arī savos centienos, lai atrisinātu tumšās enerģijas noslēpumu. Atgrūdošs spēks, tumšā enerģija izstumj Visumu un pārspēj smagumu, pievilcīgo spēku, ko rada visa matērija.
Tumšā enerģija nav redzama, bet astronomi spēj redzēt tās ietekmi uz galaktiku kopām, kas izveidojās dažu pēdējo miljardu gadu laikā.
SPT nosaka kosmisko mikroviļņu fona (CMB) starojumu, pēc lielā sprādziena. Kosmologi ir izlēmuši daudz CMB datu, kas attēlo kosmiskās simfonijas spēcīgās bungas un ragus. Bet tagad zinātniskās sabiedrības ausis tiek uztvertas smalkāka instrumenta - gravitācijas viļņu - skaņās, kas ir CMB pamatā.
"Mums ir šie galvenie Visuma attēla komponenti, bet mēs patiešām nezinām, kas no tiem rada fizika," sacīja Dodelsons par inflāciju, tumšo enerģiju un tikpat noslēpumaino tumšo vielu. "Nākamās desmitgades mērķis ir noteikt fiziku."
Avots: Čikāgas Universitāte
