Sprādziens, kas saviļņoja Visumu
Publicēts: 18.03.2014
Pirms gandrīz 14 miljards gadiem neparastā notikumā, kas pazīstams kā Lielais Sprādziens, piedzima mūsu Visums. Pirmajos mirkļos tas izpletās eksponenciāli. Inflācijas periods ilga no 10^-36 līdz 10^-33 (vai 10^-32) sekundēm. Neiedomājami īsā laika periodā Visums kļuva 100 triljonu triljonus reižu lielāks. Visums turpināja izplesties arī pēc inflācijas perioda, bet jau krietni lēnāk. Līdz šim tā bija teorija, līdz 2014. gada 17. martam.
BICEP2 projekta ietvaros zinātniekiem ir izdevies iegūt pierādījumus Visuma inflācijai, tai skaitā arī pirmos tiešos attēlus, kuros redzami gravitācijas viļņi jeb īpašas laiktelpas deformācijas. Šie viļņi tiek dēvēti par Lielā Sprādziena pirmajām trīsām. Pētījuma rezultāti parāda saistību starp kvantu mehāniku un vispārīgo relativitāti.
"Nelielās, kvantu izmēra svārstības inflācijas laikā izpletās līdz milzīgiem apmēriem. Mēs zinām, ka tobrīd radās tā dēvētie blīvuma viļņi, bet mēs gribējām noskaidrot, vai radās arī gravitācijas viļņi," teica Džeimijs Boks no NASA Reaktīvo dzinēju laboratorijas (JPL).
"Šī signāla reģistrēšana ir viens no svarīgākajiem mērķiem mūsdienu kosmoloģijā. Daudzu cilvēku darbs ir palīdzējis sasniegt šo mirkli," pastāstīja BICEP2 projekta vadītājs Džons Kovacs no Hārvardas-Smitsona Astrofizikas centra.
BICEP2 teleskops novēroja Lielā Sprādziena atblāzmu - kosmisko mikroviļņu fona starojumu, kura struktūra sniedz informāciju par apstākļiem agrīnajos Visuma attīstības periodos. Piemēram, dažādas temperatūras reģioni parāda vietas, kur Visums sākotnēji bija blīvāks. Vēlāk šajos sablīvējumos attīstījās galaktikas un galaktiku kopas.
Tā kā arī kosmiskais mikroviļņu fona starojums ir gaisma, tam piemīt gaismai raksturīgās īpašības, tai skaitā polarizācija. Piemēram, Zemes atmosfēra izkliedē Saules gaismu un tā kļūst polarizēta. Tādēļ polarizētās saulesbrilles samazina Saules gaismas apžilbinošo efektu. Kosmosā mikroviļņu fona starojumu izkliedēja atomi un elektroni, polarizējot šo gaismu.
"Mūsu komanda meklēja īpašu polarizācijas paveidu (B-tipa), kas atgādina virpuļus senās gaismas polarizācijas struktūrā," pastāstīja pētījuma līdzautors Džeimijs Boks.
Kad gravitācijas viļņi ceļo cauri Visumam, tie saspiež telpu, radot unikālu rakstu kosmiskā mikroviļņu fona starojumā. Gravitācijas viļņiem, līdzīgi kā gaismas viļņiem, raksturīga orientācija. Tie var būt "labēji" vai "kreisi" polarizēti.
"Virpuļveida B-tipa raksts ir unikāla gravitācijas viļņu pazīme, jo tiem raksturīga konkrēta tipa polarizācija. Šie ir pirmie attēli, kuros redzami gravitācijas viļņi pirmatnējā Visumā," piebilda Čao Lins Kuo no Stenfordas universitātes, kurš šo prieka vēsti pavēstīja profesoram Andrejam Lindem, kurš ir viens no Visuma inflācijas teorijas pamatlicējiem.
Zinātnieki analizēja debess apgabalus, kuru izmēri atbilst viena līdz piecu pilnu Mēness disku diametram. Pētījumā izmantotais teleskops atrodas Antarktīdā, kur ir auksta, stabila un sausa atmosfēra.
"Dienvidpolā ir kosmosam vistuvākie apstākļi, kas iegūstami, joprojām paliekot uz Zemes," papildināja Kovacs. "Tā ir viena no sausākajām un skaidrākajām vietām uz Zemes, ideāla, lai novērotu blāvo mikroviļņu atblāzmu no Lielā Sprādziena."
"Modernāko uztvērēju izmēģināšana uz Zemes un atmosfēras balonu eksperimentos ļauj mums pilnveidot šīs tehnoloģijas, kas tiks izmantotas kosmiskajās misijās, un šī procesa ietvaros iegūt jaunu informāciju par Visumu," pastāstīja Pauls Hercs.
Viņi bija pārsteigti atklājot, ka B-tipa polarizācijas signāls ir daudz spēcīgāks nekā prognozēja daudzi kosmologi. Lai izslēgtu kļūdu iespējamību, zinātnieki datus pārbaudīja vairāk nekā trīs gadu garumā. Kā viens no iespējamajiem kļūdas avotiem tika apsvērts arī mūsu galaktikas putekļu fons, kas varētu polarizēt novērojamo starojumu. Iegūtie rezultāti tomēr ļāva izslēgt šādu iespēju.
"Mēs meklējām adatu siena kaudzē, bet tā vietā atradām lauzni," teica Klems Praiks no Minesotas universitātes.
Protams, jāatceras, ka rezultātus vēl pārbaudīs un atkārtoti analizēs citas zinātnieku komandas, lai tiešām pārliecinātos, ka BICEP2 komandas atklājums ir īsts, ka tā nav kļūda vai datu nekorekta interpretācija.
"Šie rezultāti sniedz jaunu ieskatu dažos no svarīgākajiem jautājumiem - kādēļ mēs eksistējam, kā piedzima Visums? Tas nav tikai pierādījums inflācijai, bet atklāj, kad tā notika un cik spēcīga tā bija," atklājumu komentēja Ābrahams (Avi) Lēbs no Hārvardas universitātes.
Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, NASA
Komentāri
Andis tieši 18.03.2014 domāja šādi:
Tad jau LISA (Laser Interferometer Space Antenna) projektu var vērt ciet. :)
Redaktors tieši 18.03.2014 domāja šādi:
Tā nebūs korekti teikt :) Tad jau JWST arī neviens netaisītu, jo Habls jau ir. LISA ir plānota kā misija, kas vairāk fokusēsies uz kompaktajiem binārajiem objektiem un to saplūšanu. Kosmiskā mikroviļņu fona starojums tiek pētīts jau gadu desmitiem un nebūt nevar teikt, ka mēs zinām visu. Tā kā LISA turpinās izzināt Visumu tāpat kā visas citas misijas.
Andis tieši 18.03.2014 domāja šādi:
Nu labi. Bet šampanieti par godu pirmajai gravitācijas viļņu fiksēšanai LISA nedzers :) Bet droši vien, ka dzers pa godu citiem zīmīgiem atklājumiem gravitācijas viļņu jomā.
cydonia tieši 18.03.2014 domāja šādi:
>Andis
LISA mēģinās detektēt gravitācijas viļņus tiešā veidā, kamēr BICEP2 tikai uzzīmēja pirmatnējo gravitācijas viļņu nospiedumu mikroviļņu fonā. Kas arī, neapšaubāmi, ir lielizmēra atklājums rakstā izklāstīto iemeslu dēļ.
Santa tieši 25.04.2014 domāja šādi:
Kuri bija pirmie zinātnieki, kas vispār iedomājās par tādu Lielā Sprādziena teoriju? Un kurā gadsimtā tas notika?
hansaPost tieši 25.04.2014 domāja šādi:
Lai gan šis teorētiski jau labu laiku ir apstiprināts, ir labi, ka ir beidzot "taustāmi" pierādījumi.
nelabojams tieši 26.04.2014 domāja šādi:
>Santa
Par teorijām neiedomājas, tās neizdomā. Teorijas izriet no savāktā faktu materiāla un ir šī materiāla skaidrojums. Un teorija ir pareiza tiktāl, ciktāl skaidro novērojamos faktus. Ja atklājas fakts, kas nav teorijas ietvaros izskaidrojams, tad tas nozīmē, ka teorija ir aplama.
Konkrētā teorija radās XX g.s. vidū. Jau divdesmitajos gados novērojumos konstatēja, ka galaktikas attālinās cita no citas, pie tam, jo tālākas, jo ātrāk (E.Habls). Pēc tam šis un vēl daži citi fakti "apvienojās" Lielā sprādziena teorijā; 1948.gadā to nopublicēja G.Gamovs. 1964.gadā teorija ieguva nākamo taustāmo apliecinājumu kosmiskā reliktstarojuma veidā. Tam, saskaņā ar teoriju, bija jārodas, kad, mazinoties vielas blīvumam, Visums kļuva caurspīdīgs un starojums "atdalījās" no vielas. Augšminētais atklājums pēc nozīmes ir līdzvērtīgs reliktstarojumam, taču, ja pirmo atklāja nejauši, tad šis tika mērķtiecīgi meklēts.