Kalifornian teknologiainstituutin kosmologit ovat käyttäneet havaintoja, jotka koskettavat maailmankaikkeuden etäkautta, kun atomit muodostuivat ensin havaitakseen siementen liikkeet, jotka johtivat galaksien klustereihin. Uudet tulokset osoittavat alkumateriaalin liikkumisen matkalla galaksiklusterien ja superklustereiden muodostamiseen. Havainnot saatiin Chilen Andien korkealla instrumentilla, joka tunnetaan nimellä Cosmic Background Imager (CBI), ja ne tarjoavat uuden luottamuksen varhaisen maailmankaikkeuden standardimallin tarkkuuteen, jossa nopea inflaatio tapahtui hetken kuluttua ison räjähdyksen jälkeen. .
Näiden polarisaatiohavaintojen uusi piirre on, että ne paljastavat suoraan galaksiklusterien siemenet ja niiden liikkeet, kun ne etenevät muodostaen galaksien ensimmäiset klusterit.
Raportti 7. lokakuuta pidetyssä Science Expressin verkkolehdessä, Caltechin Rawnin tähtitieteen professori ja CBI-projektin päätutkija Anthony Readhead ja hänen tiiminsä sanovat, että uudet polarisaatiotulokset tukevat voimakkaasti maailmankaikkeuden standardimallia paikkana, jossa tumma aine ja tumma energia ovat paljon yleisempiä kuin arkipäiväinen asia, sellaisena kuin me sen tiedämme, mikä on suuri ongelma fysiikalle. Astrophysical Journal -lehdessä on toimitettu seuralainen paperi, joka kuvaa varhaisia polarisaation havaintoja CBI: n kanssa.
CBI: n havaitsema kosminen tausta on peräisin ajasta vain 400 000 vuotta Ison räjähdyksen jälkeen ja tarjoaa runsaasti tietoa maailmankaikkeuden luonteesta. Tällä kaukaisella aikakaudella mikään maailmankaikkeuden tutuista rakenteista ei ollut olemassa - ei ollut galakseja, tähtiä tai planeettoja. Sen sijaan oli vain pieniä tiheyden vaihteluita, ja nämä olivat siemeniä, joista galaksit ja tähdet muodostuivat painovoiman käden alla.
Ennen CBI: tä olevat instrumentit olivat havainneet vaihteluita suurilla kulma-asteikoilla, jotka vastaavat massoja, jotka olivat paljon suurempia kuin galaksien superrypät. CBI: n korkea resoluutio salli Space Space -lehdessä ympärillämme havaitsemiemme rakenteiden siementen tarkkailun ensimmäistä kertaa tammikuussa 2000.
Laajeneva maailmankaikkeus jäähtyi ja 400 000 vuoden kuluttua isosta räjähdyksestä se oli riittävän viileä, jotta elektronit ja protonit voivat yhdistyä atomien muodostamiseksi. Ennen tätä aikaa fotonit eivät voineet kulkea kaukana ennen törmäämistä elektroniin, ja maailmankaikkeus oli kuin tiheä sumu, mutta tässä vaiheessa maailmankaikkeus muuttui läpinäkyväksi ja siitä lähtien fotonit ovat virranneet vapaasti maailmankaikkeuden yli päästäkseen tänään kaukoputkiimme, 13,8 miljardia vuotta myöhemmin. Siten mikroaaltotaustan havainnot tarjoavat tilannekuvan maailmankaikkeudesta, koska se oli vain 400 000 vuotta Ison räjähdyksen jälkeen - kauan ennen ensimmäisten galaksien, tähtien ja planeettojen muodostumista.
CBI on kerännyt uudet tiedot syyskuun 2002 ja toukokuun 2004 välisenä aikana, ja ne kattavat neljä taivaanpistettä, jotka kattavat kokonaispinta-alan kolmesataa kertaa kuun koon ja osoittavat hienoja yksityiskohtia vain murto-osa kuun koosta. Uudet tulokset perustuvat valon ominaisuuteen, jota kutsutaan polarisaatioksi. Tämä on ominaisuus, joka voidaan osoittaa helposti parilla polarisoivilla aurinkolaseilla. Jos tarkastellaan lampista heijastunutta valoa sellaisten aurinkolasien läpi ja pyöritetään sitten aurinkolaseja, voidaan nähdä heijastuneen valon kirkkaus. Tämä johtuu siitä, että heijastunut valo on polarisoitunut, ja polarisoivat aurinkolasit lähettävät vain valoa, jonka polarisaatio on oikein kohdistettu lasien kanssa. CBI myös poimii polarisoidun valon, ja tämän valon yksityiskohdat paljastavat galaksiklusterien siementen liikkeen.
Kokonaisvoimakkuudessa näemme sarjan piikkejä ja laaksoja, joissa piikit ovat peräkkäisiä harmonisen harmonisen elementin perusääniä. Polarisoidussa emissiossa näemme myös sarjan piikkejä ja laaksoja, mutta polarisoidun emission huiput vastaavat laaksoja kokonaisvoimakkuudessa ja päinvastoin. Toisin sanoen polarisoitu päästö on tarkalleen kokonaan voimakkuuden ulkopuolella. Tämä polarisoidun säteilyn ominaisuus, joka on epätasainen kokonaisintensiteetin kanssa, osoittaa, että polarisoitu päästö syntyy materiaalin liikkeestä.
Ensimmäinen polarisoidun säteilyn havaitseminen astekulma-asteikon interferometrillä (DASI), joka on CBI: n sisarprojekti, vuonna 2002 antoi dramaattisia todisteita liikkeestä varhaisessa universumissa, samoin kuin Wilkinsonin mikroaaltouuni-anisotrooppinen koetin (WMAP) vuonna 2003. Tänään julkistetut CBI-tulokset parantavat merkittävästi näitä aikaisempia löytöjä osoittamalla suoraan ja galaksia rypäleitä vastaavilla pienillä asteikoilla, että polarisoidun säteilyn vaikutus on kokonaistiheyden ulkopuolella.
Muita tietoja kosmisen mikroaaltotaustan polarisaatiosta julkaisi vain kaksi viikkoa sitten DASI-ryhmä, jonka kolmen vuoden tulokset osoittavat lisää vakuuttavaa näyttöä siitä, että polarisaatio johtuu todellakin kosmisesta taustasta eikä sitä ole saastuttanut Linnunradan säteily. Näiden kahden sisarprojektin tulokset täydentävät siis kauniisti toisiaan, kuten DASI: n päätutkija ja CBI-paperin avustaja Readhead ja John Carlstrom aikovat suunnitellessaan näitä kahta instrumenttia kymmenen vuotta sitten.
Readheadin mukaan ”Fysiikalla ei ole tyydyttävää selitystä universumin hallitsevalle pimeälle energialle. Tämä ongelma on vakavain haaste perustavanlaatuiselle fysiikalle sata vuotta sitten toteutettujen kvantti- ja relativististen vallankumousten jälkeen. Näiden polarisaatiokokeiden onnistumiset antavat luottamuksen kykyyn koettaa polarisoidun kosmisen taustan yksityiskohdat, jotka lopulta heijastavat tämän pimeän energian luonnetta. "
"Näiden polarisaatiokokeilujen menestys on avannut uuden ikkunan maailmankaikkeuden tutkimiseen, mikä voi antaa meille mahdollisuuden koettaa maailmankaikkeuden ensimmäiset hetket havaitsemalla inflaatiokauden gravitaatioaaltoja", Carlstrom sanoo.
CBI-tietojen analyysi suoritetaan yhteistyössä National Radio Astronomy Observatory (NRAO) ja Kanadan teoreettisen astrofysiikan instituutin (CITA) ryhmien kanssa.
"Tämä on todella jännittävä aika kosmologisessa tutkimuksessa, jossa tapahtuu huomattava teorian ja havaintojen lähentyminen, maailmankaikkeus, joka on täynnä salaisuuksia, kuten tumma aine ja pimeä energia, ja fantastinen joukko uutta tekniikkaa - täällä on valtava potentiaali perustavanlaatuisiin löytöihin" sanoo Steve Myers NRAO: sta, CBI-ryhmän perustaja ja avainjäsen sen perustamisesta lähtien.
CITA: n johtajan ja paperin avustajan Richard Bondin mukaan ”teoreetikkona kahdeksankymmenenluvun alkupuolella, kun osoitimme ensin, että kosmisen mikroaaltouuni-taustapolarisaation voimakkuus todennäköisesti olisi sata tekijää voimasta minuutin lämpötilan vaihtelut, jotka itse olivat sankarillisia pyrkimyksiä löytää, näytti toiveajattelulta, että jopa kaukaisessa tulevaisuudessa sellaiset minuuttisignaalit paljastuvat. Näiden polarisaatiotunnistusten avulla halutusta on tullut todellisuutta, mikä johtuu huomattavasta teknologisesta edistyksestä kokeissa, kuten CBI. Meidän etuoikeutemme CITA: lla on olla täysin sitoutunut CBI-ryhmän jäseniin paljastamaan nämä signaalit ja tulkitsemaan niiden kosmologista merkitystä sille, mikä on noussut esiin kosmisen rakenteen muodostumisen ja evoluution standardimallina. "
Seuraava askel Readheadille ja hänen CBI-tiimilleen on tarkentaa näitä polarisaatiohavaintoja merkittävästi ottamalla lisää tietoa ja testata onko polarisoitunut päästö tarkalleen vailla kokonaisintensiteettiä tavoitteena löytää joitain vihjeitä luontoon pimeästä aineesta ja pimeästä energiasta.
CBI on mikroaaltoteleskooppijärjestelmä, joka käsittää 13 erillistä antennia, joista kumpikin on halkaisijaltaan noin kolme jalkaa ja jotka toimivat 10 taajuuskanavalla, jotka on asetettu yhtenäiseksi siten, että koko instrumentti toimii 780-interferometrinä. CBI sijaitsee Llano de Chajnantorissa, korkealla tasangolla Chilessä 16 800 metrin korkeudella, joten se on ylivoimaisesti edistynein tieteellinen instrumentti, jota koskaan käytetty niin suurilla korkeuksilla. Teleskooppi on itse asiassa niin korkea, että tieteellisen ryhmän jäsenten on kullakin oltava pullotettua happea työn suorittamiseksi.
CBI: n päivitystä polarisaatiokykyyn tuettiin Kavlin leikkausinstituutin anteliaalla avustuksella. Projekti on myös kiitollinen vastaanottajan jatkamalle tuelle Barbaralle ja Stanley Rawn Jr: lle. CBI: tä tukee myös Kansallinen tiedesäätiö, Kalifornian teknologiainstituutti ja Kanadan syventävän tutkimuksen instituutti, ja se on myös saanut runsasta tukea Maxine ja Ronald Linde, Cecil ja Sally Drinkward, sekä Kavlin kosmologisen fysiikan instituutista Chicagon yliopistossa.
Edellä mainittujen tutkijoiden lisäksi nykypäivän Science Express -lehdessä ovat mukana C. Contaldi ja J. L. Sievers, CITA, J.K. Cartwright ja S. Padin, molemmat Caltechista ja Chicagon yliopistosta; B. S. Mason ja M. Pospieszalski NRAO: sta; C. Achermann, P. Altamirano, L. Bronfman, S. Casassus ja J. May kaikki Chilen yliopistosta; C. Dickinson, J. Kovac, T. J. Pearson ja M. Shepherd, Caltech; W. Holzapfel, UC Berkeley; E. M. Leitch ja C. Pryke Chicagon yliopistosta; D. Pogosyan Toronton yliopistosta ja Albertan yliopistosta; ja R. Bustos, R. Reeves ja S. Torres Concepcin yliopistosta, Chile.
Alkuperäinen lähde: Caltech-lehdistötiedote
