Astronomowie z Caltech dostarczają nowej interpretacji asymetrii wczesnego Wszechświata

Astronomowie z Caltech dostarczają nowej interpretacji asymetrii wczesnego Wszechświata

16.12.2008

Powszechnie uważa się, że Wielki Wybuch wymazał całkowicie wszelkie informacje na temat tego, co było przed nim. Jednak astrofizycy z Instytutu Technologii Kalifornii (Caltech) sądzą, że ich nowa teoretyczna interpretacja śladów pozostałych po najwcześniejszych momentach Wszechświata może również dostarczyć informacji na temat tego, co miało miejsce przed Wielkim Wybuchem.

Inflacja opisuje to, jak Wszechświat się rozszerzał. Jej przewidywaniazostały zweryfikowane obserwacyjnie, jednak nie wiemy, co ją wywołało,ani jak długo trwała. W ten sposób możemy przyjrzeć się temu, co działosię w tym czasie i wypełnić białe plamy w naszej wiedzy na jej temat.

Adreienne Erickcek

„Sądzimy, że zadawanie pytań co było przed Wielkim Wybuchem ma sens „- mówi profesor Fizyki Teoretycznej i Astrofizyki Caltech Marc Kamionkowski, który wraz ze studentami Adreienne Erickcek i Sean Carroll stworzyli matematyczny model wyjaśniający anomalię w jednolicie rozmieszczonych materii oraz promieniowaniu wczesnego Wszechświata.

Ich badania skupiły się na fenomenie inflacji, który po raz pierwszy zaproponowano w 1980 roku. Według tej teorii przestrzeń uległa gwałtownemu, wykładniczemu rozszerzeniu w kilku chwilach po Wielkim Wybuchu. Jednak jak wyjaśnia Erickcek problem z inflacją leży w tym, że Wszechświat nie jest tak jednorodny jak zakłada to najprostszy model tej teorii. Niektóre jego obszary są bardziej zróżnicowane od innych.

Do niedawna pomiary mikrofalowego promieniowania tła (CMB) – formy elektromagnetycznego promieniowania, które powstało około 400 000 lat po Wielkim Wybuchu – były zgodne z przewidywaniami teorii inflacji. Nieznaczne fluktuacje CMB zdawały się być wszędzie równomiernie rozłożone.  Jednak kilka lat temu, niektórzy naukowcy, a wśród nich grupa kierowana przez Krzysztofa Górskiego z Laboratorium Napędu Rakietowego (NASA JPL) przeanalizowała dane dostarczone przez sondę NASA WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) i odkryła, że amplituda zmian w CMB różni się w zależności od kierunku, w którym jest rejestrowana.

„Gdyby nasze oczy odbierały częstotliwości radiowe całe niebo by świeciło. To jest obraz widziany przez WMAP „- tłumaczy Kamionkowski. WMAP obserwuje promieniowanie tła jako poświatę światła powstałego wkrótce po Wielkim Wybuchu które w wyniku rozszerzania Wszechświata przez 13,7 miliarda lat przesunęło się w obszar promieniowania mikrofalowego. Sonda wykryła, że amplituda zróżnicowania tego promieniowania jest więszka w jednej połowie nieba.

„To z pewnością jest anomalia „- dodaje Kamionkowski -” jednak skoro inflacja zdaje się tak dobrze rozwiązywać wszystkie inne zagadnienia sądzę, że przedwczesne byłoby uznanie jej za błędną na podstawie tych wyników.” Miast tego jego zespół pracował nad teorią starając się znaleźć matematyczny model wyjaśniający obserwowaną asymetrię.

Badania rozpoczęli od sprawdzenia czy wartość pojedynczego pola energii – inflatonu (które było mechanizmem napędzającym inflację) – mogła być różna w różnych częściach Wszechświata. Ten kierunek badań okazał się ślepym zaułkiem – gdy zmieniali średnią wartość inflatonu zmieniały się również średnie temperatury oraz amplituda różnic energii Wszechświata. Uwagą skupili zatem na drugim polu energetycznym – curwatonie – które zostało już wcześniej zaproponowane by wyjaśnić powstanie fluktuacji obserwowanych w CMB. Wprowadzając perturbację do pola curwatonu zauważyli, że wpływa ona na to jak temperatura zmienia się w różnych częściach przestrzeni pozostawiając niezmienioną jej średnią wartość.

„Nowy model przewiduje istnienie w CMB większej ilości obszarów zimnych niż gorących „- mówi Kamionkowski, a Erickcek dodaje, że te przewidywania zostaną zbadana gdy rozpocznie się międzynarodowa misja obserwatorium ESA Planck, mającego znaleźć się na orbicie w kwietniu 2009 roku.

Dla Erickcek wyniki badań pozwolą zrozumieć inflację: -” Inflacja opisuje to, jak Wszechświat się rozszerzał. Jej przewidywania zostały zweryfikowane obserwacyjnie, jednak nie wiemy, co ją wywołało, ani jak długo trwała. W ten sposób możemy przyjrzeć się temu, co działo się w tym czasie i wypełnić białe plamy w naszej wiedzy na jej temat.”

Dodatkowo zaproponowane perturbacje dają szansę na zajrzenie za zasłonę Wielkiego Wybuchy i postawienia pytań na temat tego, co było przed nim, ponieważ być może jest to pozostałość odziedziczona z czasów przed inflacją.

Źródło:

Written by admin

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *