Tage wie diese machen es interessant, Astrophysiker zu sein. Einerseits gibt es die Ankündigung von BICEP2, dass die seit langem vermutete Theorie eines inflationären Urknalls tatsächlich wahr ist. Es ist die Art von Entdeckung, die Sie dazu bringt, zufällige Menschen von der Straße zu holen und ihnen zu sagen, was für eine erstaunliche Sache das Universum ist. Auf der anderen Seite ist dies genau die Art von Moment, in dem wir ruhig sein und die Behauptungen eines Forschungsteams zurückdrängen sollten. Atmen wir tief ein und schauen uns an, was wir wissen und was nicht.
Lassen Sie uns zunächst einige Gerüchte zerstreuen. Diese neueste Forschung ist nicht der erste Beweis für Gravitationswellen. Der erste indirekte Beweis für Gravitationswellen wurde im Orbitalzerfall eines binären Pulsars von Russell Hulse und Joseph Taylor gefunden, für den sie 1993 den Nobelpreis erhielten. Diese neue Arbeit ist auch nicht die erste Entdeckung der Polarisation innerhalb der kosmischen Mikrowelle Hintergrund oder sogar die erste Beobachtung der B-Mode-Polarisation. Diese neue Arbeit ist aufregend, weil sie Hinweise auf eine bestimmte Form der B-Mode-Polarisation aufgrund von findet ursprünglich Gravitationswellen. Die Art der Gravitationswellen, die nur in den frühesten Momenten des Universums durch Inflation verursacht würden.
Es sollte auch beachtet werden, dass diese neue Arbeit noch nicht von Experten begutachtet wurde. Es wird sein, und es wird höchstwahrscheinlich die Musterung bestehen, aber bis es soweit ist, sollten wir etwas vorsichtig mit den Ergebnissen sein. Selbst dann müssen diese Ergebnisse durch andere Experimente überprüft werden. Beispielsweise sollten Daten vom Planck-Weltraumteleskop in der Lage sein, diese Ergebnisse zu bestätigen, sofern sie gültig sind.
Trotzdem sind diese neuen Ergebnisse wirklich sehr, sehr interessant.
Das Team analysierte die sogenannte B-Mode-Polarisation im kosmischen Mikrowellenhintergrund (CMB). Lichtwellen schwingen senkrecht zu ihrer Bewegungsrichtung, ähnlich wie Wasserwellen auf und ab schwingen, während sie sich entlang der Wasseroberfläche bewegen. Dies bedeutet, dass Licht eine Orientierung haben kann. Für Licht von der CMB hat diese Orientierung zwei Moden, die als E und B bekannt sind. Die E-Mode-Polarisation wird durch Temperaturschwankungen in der CMB verursacht und wurde erstmals 2002 vom DASI-Interferometer beobachtet.
Die B-Mode-Polarisation kann auf zwei Arten auftreten. Der erste Weg ist die Gravitationslinse. Die erste ist auf die Gravitationslinse des E-Modus zurückzuführen. Der kosmische Mikrowellenhintergrund, den wir heute sehen, ist mehr als 13 Milliarden Jahre gereist, bevor er uns erreicht hat. Auf seiner Reise ist ein Teil davon nahe genug an Galaxien und dergleichen vorbeigekommen, um durch Gravitationslinsen betrachtet zu werden. Diese Gravitationslinse verdreht die Polarisation ein wenig und verleiht einigen davon eine B-Mode-Polarisation. Dieser Typ wurde erstmals im Juli 2013 beobachtet. Der zweite Weg ist auf Gravitationswellen aus der frühen Inflationsperiode des Universums zurückzuführen. Als die Inflationsperiode eintrat, erzeugte sie Gravitationswellen im kosmischen Maßstab. So wie die Gravitationslinse eine B-Mode-Polarisation erzeugt, erzeugen diese primordialen Gravitationswellen einen B-Mode-Effekt. Die Entdeckung der B-Mode-Polarisation der Urwelle wurde heute angekündigt.
Die Inflation wurde als Grund dafür vorgeschlagen, warum der kosmische Mikrowellenhintergrund so gleichmäßig ist wie er ist. Wir sehen kleine Schwankungen im CMB, aber keine großen heißen oder kalten Stellen. Dies bedeutet, dass das frühe Universum klein genug gewesen sein muss, damit sich die Temperaturen ausgleichen können. Aber der CMB ist so einheitlich, dass das beobachtbare Universum viel kleiner gewesen sein muss als vom Urknall vorhergesagt. Wenn das Universum jedoch in seinen frühen Augenblicken eine rasche Vergrößerung erfahren würde, würde alles klappen. Das einzige Problem war, dass wir keine direkten Hinweise auf Inflation hatten.
Unter der Annahme, dass diese neuen Ergebnisse Bestand haben, tun wir dies jetzt. Darüber hinaus wissen wir, dass die Inflation stärker war als erwartet. Die Stärke der Gravitationswellen wird in einem als r bekannten Wert gemessen, wobei größer stärker ist. Es wurde festgestellt, dass r = 0,2 ist, was viel höher als erwartet ist. Basierend auf früheren Ergebnissen des Planck-Teleskops wurde erwartet, dass r <0,11 ist. Es scheint also ein wenig Spannung mit früheren Erkenntnissen zu geben. Es gibt Möglichkeiten, wie diese Spannung gelöst werden kann, aber wie noch zu bestimmen ist.
Daher muss diese Arbeit noch einer Peer-Review unterzogen und durch andere Experimente bestätigt werden. Anschließend muss die Spannung zwischen diesem Ergebnis und früheren Ergebnissen gelöst werden. Es gibt noch viel zu tun, bevor wir die Inflation wirklich verstehen. Aber insgesamt ist dies eine wirklich große Neuigkeit, möglicherweise sogar ein Nobelpreis. Die Ergebnisse sind so stark, dass es ziemlich klar erscheint, dass wir direkte Beweise für die kosmische Inflation haben, was ein großer Schritt nach vorne ist. Bis heute hatten wir nur physikalische Beweise dafür, als das Universum ungefähr eine Sekunde alt war, zu einer Zeit, als die Nukleosynthese stattfand. Mit diesem neuen Ergebnis können wir nun das Universum untersuchen, als es weniger als 10 Billionen Billionen Billionstel Sekunden alt war.
Was ziemlich erstaunlich ist, wenn man darüber nachdenkt.
