Dage som disse gør det at være en astrofysiker interessant. På den ene side er der annonceringen af BICEP2 om, at den længe mistænkte teori om et inflatorisk big bang faktisk er sandt. Det er den type opdagelse, der får dig til at gribe tilfældige mennesker væk fra gaden og fortælle dem, hvad en forbløffende ting universet er. På den anden side er dette nøjagtigt den type øjeblik, hvor vi skal være rolige, og skubbe tilbage på påstandene fra et forskerteam. Så lad os tage en dyb indånding og se på, hvad vi ved, og hvad vi ikke gør.
Først og fremmest, lad os fjerne nogle rygter. Denne seneste forskning er ikke det første bevis på gravitationsbølger. Det første indirekte bevis for gravitationsbølger blev fundet i orbitalfaldet af en binær pulsar af Russell Hulse og Joseph Taylor, som de blev tildelt Nobelprisen i 1993. Dette nye værk er heller ikke den første opdagelse af polarisering inden for den kosmiske mikrobølgeovn baggrund eller endda den første observation af B-mode polarisering. Dette nye arbejde er spændende, fordi det finder bevis på en bestemt form for B-mode polarisering på grund af oprindelige gravitationsbølger. Den type gravitationsbølger, der kun ville være forårsaget af inflation i de tidligste øjeblikke af universet.
Det skal også bemærkes, at dette nye arbejde endnu ikke er peer review. Det vil være, og det vil sandsynligvis passere mønstre, men indtil det gør det, skal vi være lidt forsigtige med resultaterne. Selv da skal disse resultater verificeres ved andre eksperimenter. For eksempel skal data fra Planck-rumteleskopet være i stand til at bekræfte disse resultater, forudsat at de er gyldige.
Når det er sagt, er disse nye resultater virkelig, virkelig interessante.
Hvad teamet gjorde var at analysere, hvad der er kendt som B-mode polarisering inden for den kosmiske mikrobølgebakgrund (CMB). Lysbølger svinger vinkelret på deres bevægelsesretning, svarende til den måde vandbølger svinger op og ned, mens de bevæger sig langs vandoverfladen. Dette betyder, at lys kan have en retning. For lys fra CMB har denne orientering to tilstande, kendt som E og B. E-mode polarisering er forårsaget af temperatursvingninger i CMB og blev først observeret i 2002 af DASI-interferometer.
B-mode polarisering kan forekomme på to måder. Den første måde skyldes gravitationslinse. Den første skyldes gravitationslinsering af E-mode. Den kosmiske mikrobølgebakgrund, vi ser i dag, har rejst i mere end 13 milliarder år før vi nåede os. I løbet af sin rejse er noget af det passeret tæt på galakser og lignende til at blive linseret på tyngdepunktet. Denne gravitationslinsering vrider polariseringen lidt, hvilket giver nogle af dem en B-mode polarisering. Denne type blev først observeret i juli 2013. Den anden måde skyldes tyngdekraftsbølger fra universets tidlige inflationsperiode. Efterhånden som inflationsperioden fandt sted, producerede den tyngdekraftsbølger i kosmisk skala. Ligesom gravitationslinseringen producerer B-mode polarisering, producerer disse primære gravitationsbølger en B-mode effekt. Opdagelsen af urbane B-mode polarisering er det, der blev annonceret i dag.
Inflation er blevet foreslået som en grund til, hvorfor den kosmiske mikrobølgebakgrund er så ensartet, som den er. Vi ser små udsving i CMB, men ikke store varme eller kolde pletter. Dette betyder, at det tidlige univers må have været lille nok til, at temperaturerne kan udjævnes. Men CMB er så ensartet, at det observerbare univers må have været meget mindre end forudsagt af big bang. Men hvis universet oplevede en hurtig stigning i størrelse i dets tidlige øjeblikke, ville alt fungere. Det eneste problem var, at vi ikke havde nogen direkte bevis for inflation.
Hvis vi antager, at disse nye resultater holder op, gør vi det nu. Ikke kun det, vi ved, at inflationen var stærkere, end vi forventede. Styrken af gravitationsbølgerne måles i en værdi kendt som r, hvor større er stærkere. Det blev fundet, at r = 0,2, hvilket er meget højere end forventet. Baseret på tidligere resultater fra Planck-teleskopet forventedes det, at r <0,11. Så det ser ud til at være lidt spændinger med tidligere fund. Der er måder, hvorpå denne spænding kan løses, men hvordan skal endnu bestemmes.
Så dette arbejde skal stadig peer review, og det skal bekræftes af andre eksperimenter, og derefter skal spændingen mellem dette resultat og tidligere resultater løses. Der er stadig meget at gøre, før vi virkelig forstår inflationen. Men alt i alt er dette virkelig store nyheder, muligvis endda Nobelprisen værdig. Resultaterne er så stærke, at det synes temmelig klart, at vi har direkte bevis for kosmisk inflation, som er et stort skridt fremad. Før i dag havde vi kun fysiske beviser tilbage til, da universet var omkring et andet gammelt, på et tidspunkt, hvor nukleosyntesen fandt sted. Med dette nye resultat er vi nu i stand til at undersøge universet, da det var mindre end 10 billioner billioner billioner af en anden gammel.
Hvilket er ret forbløffende, når du tænker over det.
