În deceniul următor, cosmologii vor încerca să observe primele momente ale Universului, în speranța de a dovedi o teorie populară. Vor căuta valuri de gravitație extrem de slabe pentru a măsura lumina primordială, căutând dovezi convingătoare pentru teoria inflației cosmice, care propune că o fluctuație ale densității microscopice aleatorie în țesătura spațiului și a timpului a dat naștere Universului într-un mare hot. bang în urmă cu aproximativ 13,7 miliarde de ani. Un nou instrument numit polarimetru este atașat la Telescopul Polului Sud (SPT), care funcționează la lungimi de undă submillimetrice, între microunde și infraroșu din spectrul electromagnetic. Teoria relativității generale a lui Einstein prevede că inflația cosmică ar trebui să producă undele gravitaționale slabe.
Teoria inflației propune o perioadă de extindere extrem de rapidă și exponențială a Universului în primele sale momente anterioare extinderii mai graduale Big Bang, timp în care densitatea energetică a universului a fost dominată de o constantă cosmologică de tip vacuum de energie care mai târziu descompus pentru a produce materia și radiațiile care umplu revista Space.
În 1979, fizicianul Alan Guth a propus teoria inflației cosmice, care prezice, de asemenea, existența unui număr infinit de universuri. Din păcate, cosmologii nu au cum să testeze această predicție.
„Întrucât acestea sunt universuri separate, prin definiție înseamnă că nu putem avea niciodată vreun contact cu ele. Nimic din ce se întâmplă acolo nu are niciun impact asupra noastră ”, a spus Scott Dodelson, un om de știință al Fermi National Accelerator Laboratory și profesor în Astronomie și Astrofizică la Universitatea din Chicago.
Există însă o modalitate de a sonda validitatea inflației cosmice. Fenomenul ar fi produs două clase de perturbații. Primul, fluctuațiile densității particulelor subatomice se întâmplă continuu în întregul univers, iar oamenii de știință le-au observat deja.
„De obicei au loc doar la scară atomică. Niciodată nu le observăm ", a spus Dodelson. Dar inflația ar întinde instantaneu aceste perturbații în proporții cosmice. „Poza asta funcționează de fapt. Putem calcula cum ar trebui să arate acele perturbații și se dovedește că au dreptate să producă galaxii pe care le vedem în univers. ”
A doua clasă de perturbații ar fi undele gravitaționale - distorsiuni einsteiniene în spațiu și timp. Undele de gravitație ar fi de asemenea promovate la proporții cosmice, poate chiar suficient de puternice pentru ca cosmologii să le detecteze cu telescoape sensibile reglate la frecvența adecvată a radiațiilor electromagnetice.
Dacă noul polarimetru este suficient de sensibil, oamenii de știință ar trebui să poată detecta undele.
„Dacă detectați valuri gravitaționale, vă spune multe despre inflația pentru universul nostru”, a spus John Carlstrom de la Universitatea din Chicago, care a dezvoltat noul instrument. Carlstrom a spus că detectarea valurilor va exclude diverse idei concurente pentru originea universului. „Există mai puține decât au existat, dar nu prezic că aveți o lovitură extremă și fierbinte, de această fluctuație cuantică,” a spus el. De asemenea, nu ar produce valuri gravitaționale la niveluri detectabile.
O simulare la această legătură ilustrează distorsiunile în spațiu și timp la scara subatomică, rezultatul fluctuațiilor cuantice apărând continuu în întregul univers. Aproape de sfârșitul simulării, inflația cosmică începe să se întindă în spațiu-timp până la proporțiile cosmice ale universului.
Cosmologii folosesc și SPT-ul în încercarea lor de a rezolva misterul energiei întunecate. O forță repulsivă, energia întunecată împinge universul și depășește gravitația, forța atractivă exercitată de toată materia.
Energia întunecată este invizibilă, dar astronomii sunt capabili să-și vadă influența asupra grupurilor de galaxii care s-au format în ultimii miliarde de ani.
SPT detectează radiația cosmică de fundal a microundelor (CMB), ulterior încetării. Cosmologii au extras o avere de date din CMB, care reprezintă tobele și coarnele forțate ale simfoniei cosmice. Însă acum comunitatea științifică are urechile aprinse pentru tonurile unui instrument mai subtil - unde gravitaționale - care stă la baza CMB.
„Avem aceste componente cheie pentru imaginea noastră despre univers, dar nu știm cu adevărat ce fizică produce vreuna dintre ele”, a spus Dodelson despre inflație, energie întunecată și materie întunecată la fel de misterioasă. „Scopul următorului deceniu este identificarea fizicii.”
Sursa: Universitatea din Chicago
