Kosmologai iš Kalifornijos technologijos instituto panaudojo stebėjimus, susijusius su tolima visatos epocha, kai atomai buvo susiformavę pirmiausia, kad aptiktų judesius tarp sėklų, kurios sukėlė galaktikų grupes. Nauji rezultatai rodo pirmykštės materijos judėjimą kelyje į galaktikų klasterių ir superklasterių formavimąsi. Stebėjimai buvo gauti naudojant Čilės Andų aukštą prietaisą, žinomą kaip „Cosmic Background Imager“ (CBI), ir jie suteikia naują pasitikėjimą standartinio ankstyvosios visatos modelio, kuriame greita infliacija įvyko trumpą akimirką po Didžiojo sprogimo, tikslumu. .
Naujas šių poliarizacijos stebėjimų bruožas yra tas, kad jie tiesiogiai atskleidžia galaktikų klasterių sėklas ir jų judesius, kai jie sudarė pirmuosius galaktikų klasterius.
Spalio 7 d. Leidinyje „Science Express“ pranešęs „Caltech Rawn“ astronomijos profesorius ir pagrindinis CBI projekto tyrėjas Anthony Readheadas ir jo komanda teigia, kad nauji poliarizacijos rezultatai stipriai remia standartinį visatos, kaip vietos, modelį. tamsiosios materijos ir tamsiosios energijos yra daug labiau paplitusios nei kasdienė materija, kaip mes ją žinome, o tai kelia didelę fizikos problemą. Astrofizikos žurnale buvo pateiktas papildomas dokumentas, kuriame aprašomi ankstyvieji poliarizacijos stebėjimai su CBI.
CBI stebimas kosminis fonas yra kilęs iš epochos praėjus vos 400 000 metų po Didžiojo sprogimo ir teikia daugybę informacijos apie visatos prigimtį. Šioje tolimoje epochoje nebuvo nė vienos žinomos Visatos struktūros - nebuvo galaktikų, žvaigždžių ar planetų. Vietoj to buvo tik nedideli tankio svyravimai, ir tai buvo sėklos, iš kurių galaktikos ir žvaigždės susiformavo po gravitacijos ranka.
Prietaisai iki CBI aptiko didelių kampinių skalių svyravimus, atitinkančius daug didesnes mases nei galaktikų superklasteriai. Didelė CBI skiriamoji geba leido pirmą kartą stebėti struktūrų, kurias stebime aplink mus žurnale „Space“, sėklą 2000 m. Sausio mėn.
Besiplečianti visata atvėso ir per 400 000 metų po Didžiojo sprogimo buvo pakankamai vėsu, kad elektronai ir protonai galėtų susijungti ir sudaryti atomus. Iki šio laiko fotonai negalėjo nukeliauti toli, kol nesusidūrė su elektronu, o Visata buvo tarsi tirštas rūkas, tačiau šiuo metu Visata tapo skaidri ir nuo to laiko fotonai laisvai srautai plito po visą Visatą, kad pasiektų mūsų teleskopus. 13,8 milijardo metų vėliau. Taigi, mikrobangų fono stebėjimai pateikia momentinį vaizdą apie visatą, nes ji buvo praėjusi vos 400 000 metų po Didžiojo sprogimo - daug anksčiau, nei susidarė pirmosios galaktikos, žvaigždės ir planetos.
Naujuosius duomenis CBI rinko nuo 2002 m. Rugsėjo mėn. Iki 2004 m. Gegužės mėn., Jie apima keturis dangaus lopus, kurių bendras plotas yra tris kartus didesnis už Mėnulio dydį ir kuriuose smulkūs duomenys yra tik dalis Mėnulio dydžio. Nauji rezultatai pagrįsti šviesos savybe, vadinama poliarizacija. Tai savybė, kurią galima lengvai parodyti naudojant polarizuojančius akinius nuo saulės. Jei žiūrima į tvenkinio atspindėtą šviesą pro tokius saulės akinius ir pasukama saulės akinius, pamatoma atspindėta šviesa, kurios ryškumas skiriasi. Taip yra todėl, kad atspindėta šviesa yra poliarizuota, o poliarizuojantys akiniai nuo saulės skleidžia tik šviesą, kurios poliarizacija tinkamai suderinta su akiniais. CBI taip pat išskiria poliarizuotą šviesą, ir būtent šios šviesos detalės atskleidžia galaktikų sankaupų judėjimą.
Bendrame intensyvume matome smailių ir slėnių seriją, kur smailės yra viena po kitos einanti pagrindinio „tono“ harmonika. Poliarizuotoje emisijoje taip pat matome smailių ir slėnių eilę, tačiau poliarizuoto spinduliuotės smailės sutampa su slėniais pagal bendrą intensyvumą ir atvirkščiai. Kitaip tariant, poliarizuota emisija tiksliai neatitinka viso intensyvumo. Ši poliarizuotos emisijos savybė, neatitinkanti viso intensyvumo, rodo, kad poliarizuota emisija atsiranda dėl medžiagos judesio.
Pirmasis poliarizuotosios spinduliuotės aptikimas, atliktas laipsniško kampinio interferometro (DASI), sesers CBI projekto, 2002 m. Metu, dramatiškai įrodė judesį ankstyvojoje visatoje, kaip ir Wilkinsono mikrobangų anizotropijos zondo (WMAP) matavimai 2003 m. Šiandien paskelbti CBI rezultatai žymiai padidina šias ankstesnes išvadas, tiesiogiai ir nedideliais masteliais, atitinkančiais galaktikų grupes, įrodyti, kad poliarizuota emisija neatitinka viso intensyvumo.
Kitus duomenis apie kosminės mikrobangos foninę poliarizaciją DASI komanda išleido vos prieš dvi savaites. Jos trejų metų rezultatai rodo papildomus įtikinamus įrodymus, kad poliarizacija iš tikrųjų atsirado dėl kosminio fono ir nėra užteršta Paukščių Tako radiacija. Taigi, šių dviejų seserų projektų rezultatai gražiai papildo vienas kitą, kaip to siekė Readheadas ir Johnas Carlstromas, pagrindinis DASI tyrėjas ir CBI popieriaus bendraautoris, kai jie planavo šiuos du instrumentus prieš dešimtmetį.
Anot Readheado, „Fizika neturi patenkinamo paaiškinimo tamsiosios energijos, kuri dominuoja Visatoje, paaiškinimais. Ši problema yra rimčiausias pagrindinės fizikos iššūkis nuo prieš šimtmetį vykusių kvantinių ir reliatyvistinių revoliucijų. Šių poliarizacijos eksperimentų sėkmė suteikia pasitikėjimo mūsų sugebėjimu nustatyti smulkias poliarizuoto kosminio fono detales, kurios ilgainiui paryškins šios tamsiosios energijos prigimtį. “
„Šių poliarizacijos eksperimentų sėkmė atvėrė naują langą tyrinėti Visatą, kuri mums leis ištirti pirmuosius Visatos instinktus stebint gravitacines bangas nuo infliacijos epochos“, - sako Carlstromas.
CBI duomenų analizė atliekama bendradarbiaujant su Nacionalinės radijo astronomijos observatorijos (NRAO) ir Kanados teorinės astrofizikos instituto (CITA) grupėmis.
„Tai išties jaudinantis laikas kosmologiniuose tyrimuose, pasižymintis nepaprastu teorijos ir stebėjimo suartėjimu, visata, kupina paslapčių, tokių kaip tamsiosios medžiagos ir tamsiosios energijos, ir fantastiška naujų technologijų gausa - čia yra milžiniškas potencialas esminiams atradimams“. sako Steve'as Myersas iš NRAO, kuris yra CBI komandos bendradarbis ir pagrindinis narys nuo pat jos įkūrimo.
Anot Richardo Bondo, CITA direktoriaus ir šio straipsnio bendraautorio, „Kaip aštuntojo dešimtmečio pradžioje teoretikui, kai mes pirmą kartą parodėme, kad kosminės mikrobangų foninės poliarizacijos mastas greičiausiai bus šimtas kartų mažesnis nei galia. Minimalūs temperatūros svyravimai, kurie patys buvo didvyriškos pastangos atrasti, atrodė, kad norisi, kad net ir tolimoje ateityje tokie minutiniai signalai būtų atskleisti. Po šių poliarizacijos aptikimų norimas asmuo tapo realybe dėl puikios technologinės pažangos tokiuose eksperimentuose kaip CBI. Mūsų garbė CITA buvo visapusiškai įsitraukti į CBI komandos narius atskleidžiant šiuos signalus ir aiškinant jų kosmologinę reikšmę tam, kas atsirado kaip standartinis kosminės struktūros formavimo ir evoliucijos modelis. “
Kitas „Readhead“ ir jo CBI komandos žingsnis bus žymiai patobulinti šiuos poliarizacijos stebėjimus, surinkant daugiau duomenų, ir patikrinti, ar poliarizuota emisija tiksliai neatitinka bendrojo intensyvumo, ar ne, norint rasti keletą įkalčių gamtai. tamsiosios medžiagos ir tamsiosios energijos.
CBI yra mikrobangų teleskopų rinkinys, susidedantis iš 13 atskirų antenų, kurių kiekvienas yra maždaug trijų pėdų skersmens ir veikia 10 dažnių kanalų, išdėstytų taip, kad visi instrumentai veiktų kaip 780 interferometrų rinkinys. CBI yra Llano de Chajnantor - aukštame Čilės plokščiakalnyje, esančiame 16 800 pėdų aukštyje, todėl tai yra iki šiol moderniausias mokslinis instrumentas, kada nors naudojamas tokiame dideliame aukštyje. Tiesą sakant, teleskopas yra toks aukštas, kad visi mokslinės komandos nariai, norėdami atlikti darbus, turi nešti buteliuose išpilstytą butelį.
CBI atnaujinimas iki poliarizacijos galimybių buvo paremtas nemaža dotacija iš „Kavli“ operacinio instituto. Projektas taip pat yra dėkingas nuolatinės paramos gavėjams iš Barbaros ir Stanley Rawno jaunesniojo. CBI taip pat palaiko Nacionalinis mokslo fondas. Kalifornijos technologijos institutas ir Kanados pažangiųjų tyrimų institutas, taip pat sulaukę dosnaus palaikymo iš Maxine ir Ronald Linde, Cecil ir Sally Drinkward bei Čikagos universiteto Kavli kosmologinės fizikos instituto.
Be jau minėtų mokslininkų, šių dienų „Science Express“ knygą bendradarbiauja C. Contaldi ir J. L. Sievers iš CITA, J.K. Cartwrightas ir S. Padinas, abu iš Caltech ir Čikagos universiteto; B. S. Masonas ir M. Pospieszalski iš NRAO; C. Achermann, P. Altamirano, L. Bronfman, S. Casassus ir J. May - visi Čilės universitetai; C. Dickinson, J. Kovac, T. J. Pearson ir M. Shepherd iš Caltech; W. Holzapfelis iš UC Berkeley; E. M. Leitch ir C. Pryke iš Čikagos universiteto; D. Pogosyan iš Toronto universiteto ir Albertos universiteto; ir R. Bustos, R. Reeves ir S. Torres iš Koncepcijos universiteto, Čilė.
Originalus šaltinis: „Caltech“ naujienų leidinys
