Źródło zdjęcia: NSF
Astronomowie z National Science Foundation i Caltech stworzyli najbardziej szczegółowe obrazy z najstarszego światła emitowanego przez Wszechświat. Zespół wykorzystał Cosmic Background Imager, zestaw czułych detektorów mikrofalowych na chilijskiej pustyni, aby zebrać światło, które przebyło 14 miliardów lat, aby dotrzeć do Ziemi; pokazuje nam Wszechświat w wieku zaledwie 300 000 lat, tak jak ziarna materii zaczęły się formować, stając się galaktykami, gwiazdami, planetami i nami.
Astronomowie działający z odległego płaskowyżu na chilijskiej pustyni stworzyli najbardziej szczegółowe obrazy najstarszego światła emitowanego przez wszechświat, zapewniając niezależne potwierdzenie kontrowersyjnych teorii o pochodzeniu materii i energii.
Przekraczając granice dostępnej technologii, Cosmic Background Imager (CBI) finansowany przez National Science Foundation (NSF) i California Institute of Technology (Caltech) wykrył drobne zmiany w kosmicznym tle mikrofalowym, promieniowanie, które podróżowało na Ziemię przez prawie 14 miliard lat. Mapa fluktuacji pokazuje pierwsze niepewne ziarna materii i energii, które później przekształcą się w gromady setek galaktyk.
Pomiary dostarczają również niezależnych dowodów na długo dyskutowaną teorię inflacji, która stwierdza, że wszechświat gwałtownie się rozszerzył w pierwszych mikro-momentach. Po około 300 000 latach ostygło wystarczająco, aby umożliwić formowanie się nasion materii i stało się „przezroczyste”, umożliwiając przepływ światła. CBI zaobserwowało pozostałości tego wczesnego promieniowania. Dane pomagają również naukowcom dowiedzieć się więcej o odpychającej sile zwanej „ciemną energią”, która wydaje się przeciwstawiać grawitacji i zmuszać wszechświat do przyspieszania w coraz szybszym tempie.
„To podstawowe badania w najlepszym wydaniu i najbardziej ekscytujące”, powiedziała Rita Colwell, dyrektor NSF. „Każdy nowy obraz wczesnego wszechświata udoskonala nasz model tego, jak to wszystko się zaczęło. W miarę jak wszechświat rośnie i się rozprzestrzenia, wiedza ludzkości na temat naszych początków stale się poszerza, dzięki wiedzy technicznej i cierpliwej wytrwałości takich naukowców ”.
„Widzieliśmy po raz pierwszy nasiona, które dały początek gromadom galaktyk, dzięki czemu teorie formowania się galaktyki stały na solidnych podstawach obserwacyjnych”, powiedział lider zespołu Anthony Readhead z Caltech. „Te unikalne obserwacje w wysokiej rozdzielczości zapewniają nowy zestaw krytycznych testów kosmologii oraz dostarczają nowych i niezależnych dowodów, że wszechświat jest płaski i jest zdominowany przez ciemną materię i ciemną energię.”
Readhead wraz ze współpracownikami Caltech, Steve Padinem i Timothym Pearsonem oraz innymi osobami z Kanady, Chile i Stanów Zjednoczonych, wygenerowali jak dotąd najlepsze pomiary kosmicznego tła mikrofalowego. Kosmiczne tło mikrofalowe (CMB) jest zapisem pierwszych fotonów, które uciekły z szybko ochładzającego się, koalescencyjnego wszechświata około 300 000 lat po kosmicznej eksplozji znanej jako Wielki Wybuch, o której powszechnie uważa się, że zrodziła wszechświat.
Dane z CBI dotyczące rozkładów temperatur w CMB wspierają modyfikację teorii Wielkiego Wybuchu; ta modyfikacja nazywa się teorią inflacji. Inflacja stwierdza, że gorąca plazma początkowego wszechświata uległa ekstremalnej i szybkiej ekspansji w ciągu pierwszych 10 -32 sekund. Zmiany temperatury mierzone przez CBI są tak małe, jak 10 milionowych stopnia.
Poprzez wykreślenie pików rozkładu temperatury naukowcy wykazali, że dokładne dane CBI są całkowicie zgodne z inflacją i potwierdzają wcześniejsze ustalenia innych naukowców. W kwietniu 2000 r. Międzynarodowy zespół kosmologów pod przewodnictwem Andrew Lange z Caltech ogłosił pierwsze przekonujące dowody, że wszechświat jest płaski - to znaczy, jego geometria jest taka, że równoległe linie nie będą się zbiegać ani rozchodzić. Zespół Lange obserwował z inną częstotliwością niż CBI, używając balonu na dużej wysokości przelatującego nad Antarktydą.
Od tego czasu dwa inne zespoły - wykorzystując niezależne metody - ujawniły swoje analizy bardzo słabych różnic temperatur w kosmicznych mikrofalach. Cztery instrumenty przeprowadziły dokładne pomiary parametrów, których kosmolodzy od dawna opisują we wczesnym wszechświecie. Każdy zestaw danych dostarczył nowych wskazówek dotyczących formy embrionalnej plazmy i zbliżył naukowców do ostatecznych odpowiedzi. NSF wspierała pracę wszystkich czterech zespołów i ich instrumentów, niektóre z nich przez ponad 15 lat.
Pięć artykułów na temat danych CBI zostało dziś przedłożonych do publikacji w Astrophysical Journal.
CBI składa się z 13 interferometrów zamontowanych na platformie o średnicy 6 metrów, pracującej na częstotliwościach od 26 GHz do 36 GHz. Położona na najsuchszej pustyni świata - Atacama - CBI wykorzystuje niską wilgotność na wysokości 5080 metrów (16 700 stóp). NSF wspiera badania CBI od 1995 r. Narodowa Rada Nauki i Technologii Chile udostępniła witrynę CBI.
Oryginalne źródło: NSF News Release
