Prije otprilike 13, 8 milijardi godina, neposredno prije Velikog praska, ogromni svemir ispunjen galaksijom kakav danas poznajemo bio je smješten u malenoj, gustoj, izuzetno vrućoj točki. Odjednom se počeo brzo širiti brže od brzine svjetlosti u kataklizmičnoj eksploziji. Svemir je narastao od subatomske veličine do veličine loptice za golf u neshvatljivo kratkom dijelu sekunde.
Povezani sadržaj
- Slušanje velikog praska
- Kako su dva goluba pomogla znanstvenicima da potvrde teoriju velikog praska
- Što astronomi još uvijek otkrivaju o teoriji velikog praska
Ovaj najraniji trenutak širenja, poznat kao kozmička inflacija, objašnjava zašto je svemir relativno ujednačen (galaksije koje nastaju, primjerice, svemir se hladi, izgleda da se raspršuju ravnomjerno koliko vidi teleskop), a također objašnjavaju sjeme gustoće što je stvorilo strukturu svemira.
Lijepa je to priča, ali desetljećima nakon što su je fizičari predložili, naši su dokazi za nju ograničeni. Naše glavno sredstvo za proučavanje Velikog praska - slabo zračenje preostalo od eksplozije zvane kozmička mikrovalna pozadina (CMB) - datira oko 380.000 godina nakon toga, umjesto samog trenutka.
Značajno novo svjedočenje pojavilo se jutros, kada je skupina znanstvenika predvođena astronomom Johnom Kovačem iz Harvard-Smithsonian centra za astrofiziku objavila da su pronašli indirektne dokaze gravitacijskih valova - minutnih izobličenja u gravitacijskom polju svemira - koji su bili oslobodio tijekom inflacije, mali dio sekunde nakon Velikog praska. Ako je nalaz točan, valovi služe kao potvrda inflacije.
"Inflacija je" prasak "Velikog praska", kaže teorijski fizičar Alan Guth, koji je predložio teoriju o kozmičkoj inflaciji 1979. "Mehanizam je uzrokovao da svemir uđe u ovo doba gigantske ekspanzije."
Nekoliko fizičara koji nisu bili uključeni u istraživanje imalo je priliku ocijeniti sirove podatke, što se slaže s analizom. "Vrlo je, vrlo vjerojatno da je to stvarno", kaže Avi Loeb, teorijski fizičar iz Harvard-Smithsonian Centra, napominjući da su istraživači proveli tri godine analizirajući podatke kako bi eliminirali svaku mogućnost pogreške.
Robert W. Wilson, koji je 1978. dijelio Nobelovu nagradu za fiziku za njegovo otkriće kozmičke pozadine mikrovalne, slaže se s tim i vjeruje da će, ako se potvrdi, djelo gotovo sigurno dobiti Nobelovu nagradu. Loeb kaže da bi ovo otkriće bilo jedno od najvažnijih otkrića fizike posljednjih 15 godina - veće od otkrića Higgsova Bosona.
Tijekom inflacije, koja je prikazana krajnje lijevo, svemir se u djeliću sekunde proširio za mnogo reda veličine. (Slika putem NASA-e) Prisutnost gravitacijskih detekcija koji se mogu detektirati - često ih se naziva "mreškanje u tkivu svemira" - predviđa teorija inflacije. Već postojeće fluktuacije jačine gravitacije na mikroskopskoj skali, kaže Guth, bile bi rastegnute inflacijom, stvarajući makroskopske valove.
Točna priroda valova ovisi o točnom trenutku inflacije. "Ovo otkriće ne samo da ukazuje na to da se dogodila inflacija", kaže Loeb, "nego i da nam kaže kada se ona dogodila": 10 -34 (decimalna točka nakon čega slijedi 33 nula, a zatim jedna) sekunde nakon početka Velikog Prasak.
Istraživačka skupina, u kojoj su bili i Clement Pryke sa Sveučilišta u Minnesoti, Jamie Bock iz Caltecha i Chao-Lin Kuo sa Stanforda, nisu sami pronašli gravitacijske valove, već upravo neizravne dokaze o njima, u obliku posebnog obrasca polarizacija uzrokovana valovima u kozmičkoj mikrovalnoj pozadini. "Naš tim lovio je posebnu vrstu polarizacije nazvanu B-modusi, koja predstavlja obrazac uvijanja ili uvijanja u polariziranim orijentacijama drevnog svjetla", rekao je Bock u izjavi za novinare.
Istraživači su prikupili ove podatke pomoću teleskopa BICEP2, stacioniranog na Antarktici, gdje hladni, suhi zrak ograničava smetnje od Zemljine atmosfere na slabom pozadinskom signalu kozmičke mikrovalne. BICEP2 jedan je od skupa identičnih teleskopa koji traže ovaj potpis, a nazivaju se Keck Array. Tu je i susjedni teleskop Južnog pola, koji je objavio podatke koji su ukazivali na prisustvo polarizacije u B modu u CMB-u prošlog ljeta. Taj instrument, međutim, nije bio osmišljen za otkrivanje polarizacije na ljestvici koju proizvode gravitacijski valovi, pa je, umjesto toga, vjerojatno nastao zbog interferencije udaljenih galaksija kroz koje je prošao CMB prije nego što je stigao na Zemlju.
Teleskop BICEP-2 (bijelo jelo s desne strane), zajedno s teleskopom Južni pol (s lijeve strane). (Slika putem BICEP-2 projekta) Još uvijek nije posve jasno da je BICEP2 tim otkrio polarizaciju B-načina, što je u stvari konačan dokaz gravitacijskih valova. Daljnja potvrda morat će doći iz podataka prikupljenih Planck-ovim satelitom Europske svemirske agencije (koji promatra kozmičku mikrovalnu pozadinu pod mnogo širim kutom), koji bi trebali biti objavljeni krajem ljeta.
Ako je, pak, istina, nalaz bi otišao dug put prema ratifikaciji teorije inflacije. "Prisutnost ove polarizacije, inducirane gravitacijskim valovima, posljednja je velika stvar koja se predviđa inflacijom", kaže Wilson. "To vam daje sve veću sigurnost da je to stvarno ispravan scenarij."
To bi također odražavalo nešto doista zapanjujuće: najstariji dokaz o apsolutno bilo čemu.
"Ne možete koristiti kozmičku mikrovalnu pozadinu da biste utvrdili što se dogodilo u ranom svemiru", kaže Loeb. Prvih 380.000 godina elektromagnetski valovi koji čine CMB nisu mogli slobodno prolaziti kroz svemir. "Ako možemo pogledati gravitacijske valove, možemo se vratiti sve do samog početka."
