Järgmise kümnendi jooksul üritavad kosmoloogid jälgida Universumi esimesi hetki, lootes tõestada populaarset teooriat. Nad otsivad ürgse valguse mõõtmiseks äärmiselt nõrku gravitatsioonilaineid, otsides veenvaid tõendeid kosmilise inflatsiooni teooria kohta, mis pakub välja, et juhuslik mikroskoopiline tiheduse kõikumine ruumi ja aja kangas sünnitas Universumi kuumas suures pauk umbes 13,7 miljardit aastat tagasi. Lõunapooluse teleskoobile (SPT), mis töötab submillimeetri lainepikkustel, on mikrolainete ja elektromagnetilise spektri infrapuna vahel ühendatud uus instrument, mida nimetatakse polarimeetriks. Einsteini üldrelatiivsusteooria ennustab, et kosmiline inflatsioon peaks tekitama nõrgad gravitatsioonilained.
Inflatsiooniteooria pakub välja Universumi ülikiire ja eksponentsiaalse laienemise perioodi esimestel hetkedel enne järkjärgulist Suure Paugu paisumist, mille ajal domineeris universumi energiatiheduses kosmoloogiline konstantse tüüpi vaakumi energia, mis hiljem lagunenud, et tekitada kosmoseajakirja täitvat ainet ja kiirgust.
1979. aastal pakkus füüsik Alan Guth välja kosmilise inflatsiooni teooria, mis ennustab ka lõpmatu arvu universumite olemasolu. Kahjuks pole kosmoloogidel võimalust seda konkreetset ennustust testida.
„Kuna need on eraldiseisvad universumid, tähendab see definitsiooni järgi, et me ei saa nendega kunagi kontakti luua. Miski, mis seal juhtub, ei mõjuta meid, "ütles Fermi riikliku kiirendi labori teadlane ja Chicago ülikooli astronoomia ja astrofüüsika professor Scott Dodelson.
Kuid kosmilise inflatsiooni paikapidavust on võimalik testida. See nähtus oleks tekitanud kaht tüüpi kahtlusi. Esiteks toimuvad alaatomiliste osakeste tiheduse kõikumised kogu universumis pidevalt ja teadlased on neid juba täheldanud.
„Tavaliselt toimuvad need lihtsalt aatomi skaalal. Me ei pane neid isegi kunagi tähele, ”sõnas Dodelson. Kuid inflatsioon venitaks need häiringud hetkega kosmilistesse proportsioonidesse. “See pilt tegelikult töötab. Saame arvutada, millised need häiringud peaksid välja nägema, ja selgub, et neil on täpselt õigus luua galaktikaid, mida me universumis näeme. "
Teise klassi häiritused oleksid gravitatsioonilained - Einsteini moonutused ruumis ja ajas. Ka gravitatsioonilained tõusevad kosmilistesse mõõtmetesse, ehk isegi piisavalt tugevaks, et kosmoloogid saaksid neid tuvastada tundlike teleskoopidega, mis on häälestatud elektromagnetilise kiirguse õigele sagedusele.
Kui uus polarimeeter on piisavalt tundlik, peaksid teadlased olema võimelised laineid tuvastama.
"Kui tuvastate gravitatsioonilaineid, räägib see teile palju meie universumi inflatsioonist," ütles John Carlstrom Chicago ülikoolist, kes töötas välja uue instrumendi. Carlstrom ütles, et lainete tuvastamine välistab erinevad konkureerivad ideed universumi päritolu kohta. "Neid on vähem kui vanasti, kuid nad ei ennusta, et teil on alguses nii suur, kuum pauk, see kvant kõikumine," ütles ta. Samuti ei tekitaks nad gravitatsioonilaineid tuvastataval tasemel.
Selle lüli simulatsioon kujutab ruumala ja aja moonutusi alaatomilisel skaalal, mille tulemuseks on kogu universumis pidevalt esinevad kvant kõikumised. Simulatsiooni lõpu lähedal hakkab kosmiline inflatsioon venitama ruumi-aega universumi kosmiliste proportsioonideni.
Kosmoloogid kasutavad SPT-d ka oma püüdlustes tumeda energia saladuse lahendamiseks. Tõrjuv jõud, tume energia surub universumi lahku ja ületab gravitatsiooni, mis on kogu mateeria poolt avaldatud atraktiivne jõud.
Tume energia on nähtamatu, kuid astronoomid näevad selle mõju viimase paari miljardi aasta jooksul moodustunud galaktikate klastritele.
SPT tuvastab kosmilise mikrolaine fooni (CMB) kiirguse, mis on suure paugu järelhõõglamp. Kosmoloogid on kaevandanud KMA-st palju andmeid, mis tähistavad kosmilise sümfoonia jõulisi trumme ja sarve. Kuid nüüd on teadusringkonnal kõrvad kumavad CMB aluspõhja peitvama instrumendi - gravitatsioonilainete - helidele.
"Meil on universumi pildil need võtmekomponendid, kuid me ei tea tegelikult seda, mis füüsika neist loob," ütles Dodelson inflatsiooni, tumeda energia ja sama salapärase tumeaine kohta. "Järgmise kümnendi eesmärk on füüsika tuvastamine."
Allikas: Chicago ülikool
