Δευτέρα, 17 Μαρτίου 2014

Κορυφαία ανακάλυψη: Βαρυτικά κύματα στην κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου!


Σήμερα ανακοινώθηκε ότι βρέθηκαν τα πρώτα στοιχεία για την δραματική διαστολή του σύμπαντος, που ονομάζεται κοσμικός πληθωρισμός.
Τηλεσκόπιο που λειτουργεί σε βάση του Νότιου Πόλου ανίχνευσε για πρώτη φορά ρυτιδώσεις στο χωροχρόνο που εμφανίστηκαν μια στιγμή μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, υποστηρίζουν Αμερικανοί ερευνητές. Εφόσον επιβεβαιωθεί, η ανακάλυψη θα είναι «η μεγαλύτερη του αιώνα» και πιθανότατα θα βραβευτεί με Νόμπελ, σχολιάζουν ανεξάρτητοι ειδικοί.
Τα σήματα που κατέγραψε το εξειδικευμένο τηλεσκόπιο BICEP στην Ανταρκτική φέρεται να είναι ίχνη από τα λεγόμενα βαρυτικά κύματα, τα οποία είναι η τελευταία ανεπιβεβαίωτη πρόβλεψη του Αϊνστάιν.
Η ανίχνευσή τους αφενός θα δικαίωνε τον πατέρα της Σχετικότητας, αφετέρου θα προσέφερε στήριξη στη λεγόμενη θεωρία του πληθωρισμού, σύμφωνα με την οποία το νεογέννητο Σύμπαν πέρασε από μια φάση απότομης διόγκωσης.
Η θεωρία, η οποία προτάθηκε ως εξήγηση για την παρατηρούμενη ομοιογένεια του Σύμπαντος, είναι σήμερα αποδεκτή από τους περισσότερους κοσμολόγους και θεωρητικούς φυσικούς, παραμένει όμως αναπόδεικτη.

Τα αποτελέσματα του BICEP δεν έχουν υποβληθεί ακόμα για έλεγχο και δημοσίευση στον επιστημονικό Τύπο, αναρτήθηκαν όμως στην υπηρεσία προδημοσίευσης arXiv. Οι ερευνητές υπολογίζουν μάλιστα την αξιοπιστία των αποτελεσμάτων σε περισσότερο από πέντε σίγμα, κάτι που σημαίνει ότι η πιθανότητα να οφείλονται τα αποτελέσματα σε καθαρή τύχη είναι μία στα 3,5 εκατομμύρια.

Τα συμπεράσματα των ερευνητών θα πρέπει να επιβεβαιωθούν, ωστόσο «η ομάδα [των ερευνητών] φαίνεται πολύ αξιόπιστη και αυτό που είδαν φαίνεται σαφές» σχολίασε στο New Scientist ο κορυφαίος φυσικός Άλαν Γκουθ του MIT, του οποίου η ομάδα πρότεινε τη θεωρία του πληθωρισμού τη δεκαετία του 1980.

Ακόμα πιο ενθουσιώδης ήταν ο Μαρκ Καμιονκόφσκι του Πανεπιστημίου John Hopkins στη Βαλτιμόρη: «Είναι η μεγαλύτερη ανακάλυψη του αιώνα. Αν επιβεβαιωθεί, και νομίζω ότι θα επιβεβαιωθεί, θα είναι υλικό για Νόμπελ» είπε. Σύμφωνα με τη θεωρία της Σχετικότητας, τίποτε δε μεταδίδεται ταχύτερα από το φως, και αυτό ισχύει ακόμη και για τις δυνάμεις, όπως τη βαρύτητα. Η θεωρία του Αϊνστάιν περιγράφει τη βαρύτητα μέσω της καμπύλωσης του χωροχρόνου που προκαλεί η μάζα και η ενέργεια, και σύμφωνα με αυτή, μεταδίδεται με βαρυτικά κύματα, τα οποία είναι στην ουσία ρυτιδώσεις στη δομή του χωροχρόνου.
            

Επειδή η βαρύτητα είναι μία πολύ ασθενής δύναμη, η ανίχνευση αυτών των κυμάτων έχει αποδειχθεί μία πολύ δύσκολη υπόθεση, ενώ είναι σίγουρα αδύνατη με τεχνικά μέσα στη Γη.
Έχει προταθεί όμως στο παρελθόν πως η ανίχνευση των βαρυτικών κυμάτων θα μπορούσε να επιτευχθεί μελετώντας την πόλωση στην ακτινοβολία υποβάθρου, τον απόηχο από τη Μεγάλη Έκρηξη που δημιούργησε το Σύμπαν πριν από 13.8 δισεκατομμύρια χρόνια.
Σύμφωνα με τη θεωρία του πληθωρισμού, την επικρατέστερη άποψη για την εξέλιξη του Σύμπαντος, μετά τη Μεγάλη Έκρηξη ακολούθησε μία σύντομη περίοδος όπου το Σύμπαν αυξήθηκε εκθετικά σε μέγεθος. Από τις κύριες προβλέψεις της εν λόγω θεωρίας, είναι η αποτύπωση των βαρυτικών κυμάτων στο φάσμα της ακτινοβολίας υποβάθρου, τα οποία στις πρώτες στιγμές του Σύμπαντος ήταν πολύ ισχυρότερα εξαιτίας των υψηλών ενεργειών που επικρατούσαν.

Τα κύματα αυτά εμφανίστηκαν αμέσως μετά τη Μεγάλη Έκρηξη και αρχικά πρέπει να είχαν πολύ μικρό μήκος κύματος. Οι κοσμολόγοι όμως έχουν προβλέψει ότι ο πληθωρισμός, δηλαδή η απότομη διόγκωση του χωροχρόνου που ξεκίνησε 10-34 δευτερόλεπτα μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, ουσιαστικά τέντωσε τα βαρυτικά κύματα και αύξησε το μήκος κύματος σε μετρήσιμα μεγέθη.
Το BICEP, το οποίο παρατηρεί τον ουρανό στο φάσμα των μικροκυμάτων, φέρεται να είδε τα ίχνη αυτών των «τεντωμένων» βαρυτικών κυμάτων στη λεγόμενη μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου (CBM): το αρχαίο υπόλειμμα μιας λάμψης που γέμισε τα πάντα όταν το νεαρό Σύμπαν έγινε ξαφνικά διαφανές περίπου 380.000 χρόνια μετά τη γέννησή του (σήμερα έχει ηλικία περίπου 13,8 δισ. ετών).
Συγκεκριμένα, το τηλεσκόπιο που βρίσκεται δίπλα στον αμερικανικό Σταθμό Άμουδσεν-Σκοτ στο Νότιο Πόλο, φέρεται να ανίχνευσε ίχνη των βαρυτικών κυμάτων από την πόλωση που προκαλούν στην ακτινοβολία CBM, δηλαδή τη μεταβολή στον προσανατολισμό των κυμάτων της ακτινοβολίας.
Όπως η ηλιακή ακτινοβολία πολώνεται καθώς σκεδάζεται (εκτρέπεται) από τα άτομα της ατμόσφαιρας, έτσι και η CBM πολώνεται καθώς σκεδάζεται από ηλεκτρόνια που συναντά στο δρόμο της εδώ και 13,8 δισ. χρόνια. Τα βαρυτικά κύματα θα άλλαζαν το μοτίβο της πόλωσης και θα εμφανίζονταν ως «δίνες» που ονομάζονται B-modes.
Πρακτικά, όμως, η ανίχνευση αυτών των δινών είναι εξαιρετικά δύσκολη υπόθεση, αφού οι ερευνητές θα έπρεπε να αποκλείσουν τις παραμορφώσεις που προκαλεί η σκόνη στο γαλαξία μας, η βαρύτητα άλλων γαλαξιών, ή τυχόν λαθών που εισάγει το ίδιο το τηλεσκόπιο.
Οι ερευνητές, όμως, λένε ότι πέρασαν τρία χρόνια αποκλείοντας αυτές τις εναλλακτικές εξηγήσεις.

Μάλιστα το σήμα που φέρεται να κατέγραψε το BICEP είναι ισχυρότερο από ό,τι προβλεπόταν, κάτι που θα βοηθήσει τους θεωρητικούς φυσικούς να αποκλείσουν ορισμένα μοντέλα του πληθωρισμού.
Επιπλέον, τα αποτελέσματα δείχνουν να βρίσκονται σε συμφωνία με τις προβλέψεις της θεωρίας της ενοποίησης των δυνάμεων, σύμφωνα με την οποία όλες οι φυσικές δυνάμεις (βαρύτητα, ηλεκτρομαγνητισμός, ασθενής και ισχυρή πυρηνική δύναμη) είναι εκφάνσεις μιας ενιαίας δύναμης που κυριαρχούσε τις πρώτες στιγμές ζωής του Σύμπαντος.
Τα κύματα που κινούνται μέσω χώρου και χρόνου έχουν χαρακτηριστεί «τα πρώτα σκιρτήματα του Big Bang». Το εύρημά τους επαληθεύει την προσπάθεια σύζευξης της γενικής θεωρίας της σχετικότητας του Αϊνστάιν και της κβαντικής μηχανικής. «Η ανίχνευση του σήματος είναι ένας από τους σημαντικότερους στόχους της κοσμολογίας σήμερα. Μεγάλος όγκος δουλειάς και συνεργασιών οδήγησε σε αυτό το σημείο», ανέφερε ο Τζον Κόβατς, επικεφαλής του κοινού προγράμματος BICEP2 στο Κέντρο Αστροφυσικής Σμιθσόνιαν του Χάρβαρντ.
«Το σημείο στο οποίο βρίσκεται το τηλεσκόπιο στον Νότιο Πόλο είναι το εγγύτερο που μπορεί να βρεθεί κανείς στο Διάστημα ενώ πατάει στη Γη», εξήγησε ο Κόβατς. «Είναι ένα από τα ξηρότερα και διαυγέστερα σημεία της Γης, ιδανικό για την παρατήρηση ισχνών μικροκυμάτων από το Big Bang. Η ιδέα του πληθωριστικού σύμπαντος διατυπώθηκε το 1979 από τον νεαρό τότε φυσικό Αλαν Γκαθ, ο οποίος θεμελίωσε μια ριζοσπαστική εκδοχή για τη Μεγάλη Εκρηξη. Τριάντα πέντε χρόνια αργότερα, οι επιστήμονες βρίσκονται πλέον πολύ πιο κοντά σε αυτή την ιδέα που κι ο ίδιος ο Αλαν Γκαθ αμφέβαλλε ότι θα μπορούσε ποτέ να αποδειχθεί.Θα περάσει όμως καιρός μέχρι να επιβεβαιωθούν τα ευρήματα του BICEP. Περισσότερα στοιχεία ίσως προκύψουν από νέο χάρτη της ακτινοβολίας CBM από το νέο τηλεσκόπιο STP στην Ανταρκτική ευρωπαϊκό διαστημικό τηλεσκόπιο Planck και το πείραμα Polarbear στη Χιλή.Παρότι τα αποτελέσματα του τηλεσκόπιου BICEP δεν έχουν υποβληθεί ακόμα για έλεγχο και δεν έχουν δημοσιευτεί στον επιστημονικό Τύπο, η αξιοπιστία τους υπολογίζεται σε περισσότερο από πέντε σίγμα, κάτι που σημαίνει ότι η πιθανότητα να οφείλονται τα αποτελέσματα σε καθαρή τύχη είναι μία στα 3,5 εκατομμύρια.


Δημοσίευση σχολίου

Άλλα θέματα

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...