Nowy szczegółowy obraz dziecięcego wszechświata, w którym czerwony oznacza ciepłe plamy, a niebieski chłodniejsze obszary. Źródło zdjęcia: NASA / WMAP Kliknij, aby powiększyć
Naukowcy zebrali nowe dowody potwierdzające inflacyjną teorię ekspansji dzięki nowym danym z sondy anizotropii mikrofalowej Wilkinson NASA (WMAP). Statek kosmiczny nieustannie obserwuje kosmiczne promieniowanie tła; poświata Wielkiego Wybuchu. Te ostatnie obserwacje stworzyły mapę nieba tak szczegółową, że naukowcy byli w stanie prześledzić, jak mikroskopijne fluktuacje w pierwotnym Wszechświecie zostały powiększone w bilionach sekund gwałtownej ekspansji, aby stworzyć gwiazdy i galaktyki, które widzimy dzisiaj.
Naukowcy spoglądający z powrotem na najstarsze światło we wszechświecie mają nowe dowody na poparcie koncepcji inflacji. Ta koncepcja stwarza wszechświat rozszerzony wiele trylionów razy w mniej niż bilion jednej sekundy na początku Wielkiego Wybuchu.
Odkrycie to, dokonane za pomocą sondy anizotropii mikrofalowej Wilkinson (NASA) firmy NASA, opiera się na trzech latach ciągłych obserwacji kosmicznego tła mikrofalowego (CMB), światła poświaty wytwarzanego, gdy wszechświat miał mniej niż milion lat.
Dane dotyczące polaryzacji WMAP pozwalają naukowcom po raz pierwszy rozróżnić konkurencyjne modele inflacji. To kamień milowy w kosmologii. „Możemy teraz rozróżniać różne wersje tego, co wydarzyło się w ciągu pierwszego tryliona sekundy wszechświata”, powiedział główny badacz WMAP Charles Bennett z Johns Hopkins University w Baltimore. „Im dłużej WMAP obserwuje, tym bardziej ujawnia, w jaki sposób nasz wszechświat wyrósł z mikroskopijnych fluktuacji kwantowych do ogromnych przestrzeni gwiazd i galaktyk, które widzimy dzisiaj.”
Poprzednie wyniki WMAP koncentrowały się na zmianach temperatury tego światła, co zapewniło dokładny wiek wszechświata i wgląd w jego geometrię i skład. Nowe obserwacje WMAP dają nie tylko bardziej szczegółową mapę temperatury, ale także pierwszą mapę polaryzacji CMB przy pełnym niebie. Ten wielki przełom umożliwi naukowcom uzyskanie znacznie głębszego wglądu w to, co wydarzyło się w ciągu pierwszych trylionów sekundy wszechświata. Wyniki WMAP zostały przesłane do Astrophysical Journal i są opublikowane na stronie
http://wmap.gsfc.nasa.gov/results
Fizyka Wielkiego Wybuchu opisuje rozwój materii i energii w ciągu ostatnich 13,7 miliarda lat. Obserwacja WMAP koca chłodnego promieniowania mikrofalowego, które przenika wszechświat, pokazuje wzory, które zaznaczają nasiona tego, co wyrosło w gwiazdy i galaktyki. Wzory to niewielkie różnice temperatur w tym niezwykle jednolitym świetle. WMAP rozpoznaje wahania temperatury na poziomach wyższych niż jedna milionowa stopnia.
WMAP może rozpoznawać cechy kosmicznego tła mikrofalowego w oparciu o polaryzację lub sposób zmiany światła przez środowisko, przez które przechodzi. Na przykład światło słoneczne odbijające się od błyszczącego obiektu jest spolaryzowane. Porównanie jasności szerokich obiektów z kompaktowymi obiektami w tle mikrofalowym lub światłem poświatowym pomaga opowiedzieć historię wszechświata niemowląt. Według długookresowej prognozy jasność byłaby taka sama dla funkcji wszystkich rozmiarów. W przeciwieństwie do tego, najprostsze wersje inflacji przewidują, że względna jasność maleje, gdy cechy stają się małe, co widać w nowych danych.
„To zupełnie nowe terytorium”, powiedział członek zespołu WMAP Lyman Page z Princeton University w Princeton, N.J. „Dane dotyczące polaryzacji staną się silniejsze, gdy WMAP będzie nadal obserwować tło mikrofalowe. Nowe wyniki WMAP zwiększają pilność poszukiwania znaku fali grawitacyjnej inflacji. Jeżeli fale grawitacyjne będą widoczne w przyszłych pomiarach, byłby to solidny dowód na inflację. ”
Dzięki bogatszej mapie temperatury i nowej mapie polaryzacji dane WMAP faworyzują najprostsze wersje inflacji. Generalnie inflacja zakłada, że na początku Wielkiego Wybuchu fluktuacje kwantowe - krótkotrwałe wybuchy energii na poziomie subatomowym - zostały przekształcone przez szybką inflacyjną ekspansję w wahania materii, które ostatecznie umożliwiły tworzenie się gwiazd i galaktyk. Najprostsze wersje inflacji przewidują, że największe wahania będą również największe. Nowe wyniki WMAP faworyzują ten podpis.
Teoria inflacji przewiduje, że te same fluktuacje wytwarzały również pierwotne fale grawitacyjne, których zniekształcenie czasoprzestrzenne pozostawia ślad w polaryzacji CMB. Będzie to ważnym celem przyszłych pomiarów CMB, które, jeśli zostaną znalezione, stanowią oszałamiające potwierdzenie inflacji.
„Inflacja była niesamowitą koncepcją, kiedy po raz pierwszy zaproponowano ją 25 lat temu, a teraz możemy ją wspierać prawdziwymi danymi”, powiedział członek zespołu WMAP Gary Hinshaw z NASA Goddard Space Flight Center w Greenbelt, MD.
WMAP, spółka partnerska Goddard i Princeton, została uruchomiona 30 czerwca 2001 r. Zespół WMAP obejmuje naukowców z amerykańskich i kanadyjskich uniwersytetów i instytutów. Aby uzyskać obrazy i informacje w Internecie o WMAP, odwiedź:
http://www.nasa.gov/vision/universe/wmap_pol.html
Oryginalne źródło: NASA News Release
