Μια πιο κοντινή ματιά στην κοσμική σκόνη

A. G. Kritsuk et al., Phys. Rev. Lett. (2018)

Η θεωρία της πληθωριστικής διαστολής του σύμπαντος προϋποθέτει μια σύντομη περίοδο ταχύτατης διαστολής του σύμπαντος αμέσως μετά την Μεγάλη Έκρηξη. Μια από τις προβλέψεις της θεωρίας είναι ότι η ταχεία διαστολή παρήγαγε βαρυτικά κύματα, τα οποία αποτυπώθηκαν ως μια ασθενή πόλωση της κοσμικής μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου.Αρκετά πειράματα αναζητούν αυτήν την πληθωριστική «υπογραφή», αλλά πρέπει πρώτα να πάρουν υπόψη τους μια παρόμοια πολωμένη ακτινοβολία που εκπέμπεται από τα σωματίδια της μεσοαστρικής σκόνης.
Μια προσομοίωση των Alexei Kritsuk και Raphael Flauger από το πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, στο Σαν Ντιέγκο και του Sergey Ustyugov, από το Ινστιτούτο Εφαρμοσμένων Μαθηματικών στη Μόσχα, δείχνει πως οι διαταραχές των διαστρικών μαγνητικών πεδίων στο Γαλαξία μας επηρεάζουν την συνεισφορά της διαστρικής σκόνης στα δεδομένα της κοσμικής μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου.
Η πόλωση της κοσμικής ακτινοβολίας χαρακτηρίζεται από δυο συνιστώσες, που ονομάζονται τρόπος Ε και τρόπος Β. Τα πληθωριστικά βαρυτικά κύματα προκαλούν την πόλωση τύπου Β που εμφανίζεται σαν στροβιλισμός.

Προσθήκη λεζάντας

Αλλά οι κόκκοι σκόνης στον γαλαξία μας εκπέμπουν την ίδια μορφή πολωμένου φωτός όταν ευθυγραμμίζονται στα διαστρικά μαγνητικά πεδία.
Θυμόσαστε το μεγάλο φιάσκο του πειράματος BICEP2;
Η πόλωση τύπου Β που ανίχνευσε το πείραμα δεν οφείλονταν στα αρχέγονα βαρυτικά κύματα, αλλά στην μεσοαστρική σκόνη.

Η μελέτη των Kritsuk et al [Dust-polarization maps for local interstellar turbulence] αποτελεί μέρος μιας ακατάπαυστης προσπάθειας για την πληρη κατανόηση του τρόπου με τον οποίο η σκόνη επηρεάζει την κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μαγνητοϋδροδυναμικές προσομοιώσεις της διαστρικής διαταραχής για να συνθέσουν χάρτες της εκπεμπόμενης πολωμένης ακτινοβολίας από την σκόνη. Διαπίστωσαν πως η σκόνη από μόνη της θα μπορούσε να παράγει ένα λόγο έντασης πόλωσης τύπου Ε προς την ένταση πόλωσης τύπου Β περίπου στην ίδια τιμή με αυτόν που προκύπτει από τις παρατηρήσεις κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου από το διαστημικό τηλεσκόπιο Planck.

(αριστερά: πάνω και κάτω) Μοτίβα πόλωσης τρόπου Ε (δεξιά: πάνω κάτω) Μοτίβα πόλωσης τρόπου Β (© SHAFFER GRUBB)

H πόλωση τύπου Β στην κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου μπορεί να παραχθεί σε μεγάλες γωνιακές κλίμακες) από τα βαρυτικά κύματα που μόνον ο πληθωρισμός θα μπορούσε να προκαλέσει. (© SHAFFER GRUBB)
Οι προσομοιώσεις σαν αυτή αποσαφηνίζουν τον ρόλο της διαστρικής σκόνης, στην πόλωση του τρόπου Β. Έτσι, οι πειραματιστές που αναζητούν στην κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου την πόλωση τύπου Β, την οφειλόμενη στα αρχέγονα βαρυτικά κύματα του πληθωρισμού, θα σχεδιάσουν καλύτερα την αναζήτησή της για να μην επαναληφθούν τα λάθη του πειράματος BICEP2.

πηγή: physicsgg.me

https://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevLett.121.021104