Billedkredit: NSF
Astronomer fra National Science Foundation og Caltech har skabt de mest detaljerede billeder nogensinde lavet af det ældste lys udsendt af universet. Holdet brugte Cosmic Background Imager, en række følsomme mikrobølgedetektorer i den chilenske ørken, til at samle lys, der havde rejst 14 milliarder år for at nå jorden; det viser os universet på kun 300.000 år gammelt, ligesom frø af materie var begyndt at dannes og til sidst blev galakser, stjerner, planeter og os.
Astronomer, der opererer fra et fjernt plateau i den chilenske ørken, har produceret de mest detaljerede billeder, der nogensinde er lavet af det ældste lys, der udsendes af universet, hvilket giver uafhængig bekræftelse af kontroversielle teorier om materiens og energiens oprindelse.
Ved at skubbe grænserne for tilgængelig teknologi opdagede Cosmic Background Imager (CBI) finansieret af National Science Foundation (NSF) og California Institute of Technology (Caltech) små variationer i den kosmiske mikrobølgebakgrund, strålingen, der har rejst til Jorden i næsten 14 milliarder år. Et kort over udsvingene viser de første tentative frø af stof og energi, der senere ville udvikle sig til klynger af hundreder af galakser.
Målingerne giver også uafhængige bevis for den længe diskuterede inflationsteori, der siger, at universet gennemgik en voldsom ekspansion i sine første mikro-øjeblikke. Efter ca. 300.000 år afkøles det nok til at lade materiens frø dannes og blev ”gennemsigtig”, så lys kunne passere igennem. CBI observerede rester af den tidlige stråling. Dataene hjælper også videnskabsmænd med at lære mere om den frastødende kraft, der kaldes ”mørk energi”, der ser ud til at trosse tyngdekraften og tvinge universet til at accelerere i stadig stigende tempo.
”Dette er grundlæggende forskning på sit fineste og mest spændende,” sagde NSF-direktør Rita Colwell. ”Hvert nyt billede af det tidlige univers forbedrer vores model for, hvordan det hele begyndte. Ligesom universet vokser og spreder sig, fortsætter menneskehedens viden om vores egen oprindelse takket være den tekniske ekspertise og patientens vedholdenhed fra forskere som disse. ”
”Vi har for første gang set frøene, der gav anledning til klynger af galakser, hvilket således satte teorier om galaksdannelse på et solidt observationsgrundlag,” sagde teamleder Anthony Readhead fra Caltech. "Disse unikke observationer i høj opløsning giver et nyt sæt kritiske test af kosmologi og giver nye og uafhængige beviser for, at universet er fladt og er domineret af mørkt stof og mørk energi."
Readhead, med Caltech-kolleger Steve Padin og Timothy Pearson og andre fra Canada, Chile og USA, genererede de fineste målinger til dato for den kosmiske mikrobølgebakgrund. Kosmisk mikrobølgebakgrund (CMB) er en registrering af de første fotoner, der slap væk fra det hurtigt afkølende, sammenvoksende univers omkring 300.000 år efter den kosmiske eksplosion, kendt som Big Bang, som man almindeligvis antager at har født universet.
Data fra CBI om temperaturfordelinger i CMB understøtter en modifikation af Big Bang-teorien; denne ændring kaldes inflationsteori. Inflationen siger, at det varme plasma i det oprindelige univers gennemgik en ekstrem og hurtig ekspansion i dets første 10 -32 sekund. Variationerne i temperatur målt af CBI er lige så små som 10 milliondele af en grad.
Ved at planlægge toppene for temperaturfordeling viste videnskabsmændene, at de nøjagtige CBI-data helt stemmer overens med inflationen og bekræfter andre forskeres tidligere fund. I april 2000 annoncerede et internationalt team af kosmologer ledet af Caltechs Andrew Lange det første overbevisende bevis for, at universet er fladt - dets geometri er sådan, at parallelle linjer hverken konvergerer eller divergerer. Langes hold observerede på en anden frekvens end CBI ved hjælp af en ballon i høj højde fløjet over Antarktis.
Siden da har to andre teams - ved hjælp af uafhængige metoder - afsløret deres analyser af de meget svage temperaturvariationer blandt de kosmiske mikrobølger. De fire instrumenter har foretaget nøjagtige målinger af parametre, som kosmologer længe har brugt til at beskrive det tidlige univers. Hvert datasæt har tilbudt nye ledetråde til formen af det embryonale plasma og har trukket forskere tættere på de endelige svar. NSF har støttet arbejdet i alle fire hold og deres instrumenter, nogle af dem i mere end 15 år.
Fem artikler om CBI-data blev forelagt i dag til Astrophysical Journal til offentliggørelse.
CBI består af 13 interferometre monteret på en platform på 6 meter i diameter, der fungerer ved frekvenser fra 26 GHz til 36 GHz. Placeret i den tørreste ørken i verden - Atacama - CBI drager fordel af den lave fugtighed i en højde af 5.080 meter (16.700 fod). NSF har støttet CBI-forskningen siden 1995. Chiles nationale videnskabs- og teknologiråd stod for CBI-webstedet.
Original kilde: NSF News Release
