คลื่นความโน้มถ่วงเปิดโปงจักรวาลหลังบิ๊กแบง

หมายเหตุบรรณาธิการ: การค้นพบที่รายงานในเรื่องนี้ในเวลาต่อมาพบว่าเกิดจากฝุ่นกาแลคซี อ่านเรื่องเต็มได้ ที่นี่นักดาราศาสตร์ได้ตรวจพบเสียงสะท้อนแรกสุดของบิ๊กแบง ซึ่งเป็นการยืนยันสมมติฐานอายุหลายสิบปีที่อธิบายการขยายตัวอย่างรวดเร็วของเอกภพในช่วงเวลาแรกๆ การค้นพบนี้ทำให้นักวิจัยสามารถวัดเงื่อนไขโดยตรงเป็นครั้งแรกในเกือบจะทันทีที่การขยายตัวของจักรวาลเริ่มต้นขึ้น และอาจมีผลกระทบอย่างกว้างขวางต่อความเข้าใจของนักฟิสิกส์เกี่ยวกับทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป กลศาสตร์ควอนตัม และต้นกำเนิดของจักรวาล

Sean Carroll นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จาก Caltech กล่าวว่า

 “ตอนนี้เรามีความเชื่อที่แข็งแกร่งกว่ามากว่าเราเข้าใจจักรวาลในยุคแรกๆ มากกว่าที่เราเคยทำเมื่อวาน”

เป็นเวลาหลายทศวรรษที่นักดาราศาสตร์พยายามทำความเข้าใจความแปลกประหลาดหลายอย่างรอบๆ บิกแบง เรื่องราวที่อธิบายว่าเอกภพเริ่มต้นและวิวัฒนาการมาอย่างไรในช่วงอายุ 13.8 พันล้านปี ในช่วงทศวรรษ 1980 นักฟิสิกส์ของ MIT Alan Guth ได้เสนอแนะว่าความแปลกประหลาดหลายอย่างสามารถอธิบายได้หากเอกภพเข้าสู่ช่วงการขยายตัวมากเกินไป หรือที่เรียกว่าภาวะเงินเฟ้อ ในช่วงเงินเฟ้อ Guth เสนอว่าปริมาตรของจักรวาลเพิ่มขึ้นอย่างน้อย 10 75  ในล้านล้านแรกของล้านล้านในล้านล้านวินาทีหลังจากบิ๊กแบง

กล้องโทรทรรศน์ BICEP2 (เบื้องหน้า) ซึ่งมีเครื่องตรวจจับไมโครเวฟ 512 เครื่องออกแบบมาเพื่อทำแผนที่โพลาไรซ์ไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาล ตั้งอยู่ถัดจากกล้องโทรทรรศน์ขั้วโลกใต้ (พื้นหลัง) เมื่อพระอาทิตย์ตกใกล้สถานี Amundsen-Scott South Pole ในแอนตาร์กติกา

STEFFEN RICHTER/มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด

นักดาราศาสตร์คาดการณ์มานานแล้วว่าการพองตัว หากเกิดขึ้น 

จะทิ้งรอยไว้บนรังสีไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาล แสงวาบของแสงที่ปล่อยออกมาสู่อวกาศประมาณ 380,000 ปีหลังจากบิกแบง เมื่อจักรวาลเย็นลงมากพอที่แสงจะเดินทางได้อย่างอิสระ ลายเซ็นหนึ่งสามารถพบได้ในการที่โฟตอนเรียงตัวกันซึ่งนักฟิสิกส์เรียกว่าโพลาไรซ์ ระลอกคลื่นความโน้มถ่วงที่เกิดจากอัตราเงินเฟ้อจะทำให้เกิดรูปแบบการหมุนวนในโพลาไรซ์ จนถึงปัจจุบัน “โพลาไรซ์โหมด B” นี้ตรวจพบได้ยากเหลือเกิน แต่การตรวจจับโพลาไรซ์ในโหมด B จะช่วยเสริมความแข็งแกร่งให้กับกรณีเงินเฟ้อ: คลื่นความโน้มถ่วงปฐมภูมิเป็นเพียงแหล่งเดียวที่รู้จัก

นั่นคือสิ่งที่กลุ่มนักวิจัยทำ ทีมงานประกาศในวันนี้ นำโดย John Kovac นักดาราศาสตร์จาก Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics นักวิจัยได้วัดการเปลี่ยนแปลงที่ละเอียดอ่อนในการโพลาไรซ์ของพื้นหลังไมโครเวฟในจักรวาลโดยใช้ กล้องโทรทรรศน์BICEP2 กล้องโทรทรรศน์ตั้งอยู่ในทวีปแอนตาร์กติกา มีเครื่องตรวจจับ 512 เครื่อง แต่ละเครื่องเย็นลงจนเกือบหนึ่งในสี่ขององศาเซลเซียสเหนือศูนย์สัมบูรณ์ เครื่องตรวจจับสลับกัน กรองแสงในแนวนอนครึ่งหนึ่งและแสงแนวตั้งครึ่งหนึ่ง โดยการสแกนบริเวณท้องฟ้าเหนือขั้วโลกใต้เป็นประจำ นักวิจัยสามารถทำแผนที่ก้อนไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาลด้วยแสงโพลาไรซ์ พวกเขาเผยแพร่ผลลัพธ์  ในเอกสารที่โพสต์ออนไลน์

ความแรงของคลื่นความโน้มถ่วงสูงกว่าที่นักวิจัยคาดไว้มาก ข้อมูลจากภารกิจพลังค์ — กล้องโทรทรรศน์อวกาศที่ระหว่างปี 2552 ถึง 2556 จับคู่ความแปรผันของแสงอินฟราเรดและคลื่นไมโครเวฟในนาทีเดียวจากพื้นหลังไมโครเวฟคอสมิก  ( SN: 4/20/13, หน้า 5 ) — แสดงให้เห็นเพียงเล็กน้อยว่าคลื่นโน้มถ่วงเล่น บทบาทใด ๆ ในช่วงเงินเฟ้อ สัญญาณที่แรงอย่างน่าประหลาดใจไม่ได้กำหนดรูปแบบที่เป็นไปได้หลายประการสำหรับอัตราเงินเฟ้อ แม้ว่าจะยังไม่ชัดเจนว่าเหตุใด Planck และ BICEP2 จึงไม่เห็นด้วย 

Scott Dodelson นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์จาก Fermi National Accelerator Laboratory ในเมือง Batavia รัฐอิลลินอยส์ กล่าวว่า “นี่เป็นการเปิดหน้าต่างใหม่ทั้งหมด ซึ่งเป็นพื้นที่การวิจัยใหม่ทั้งหมด” ซึ่งเปรียบเทียบความสำคัญของการค้นพบนี้กับการค้นพบล่าสุดของ Higgs boson ( SN กล่าว : 28/8/2555, น. 5 ). เขากล่าวว่าพลังงานสูงที่เห็นในยุคเงินเฟ้อทำให้สามารถทดสอบแนวคิดบางอย่างจากทฤษฎีสตริงได้ ซึ่งหลายคนคิดว่าไม่สามารถทดสอบได้ “นี่คือสนามเด็กเล่นสำหรับทุกคนที่จะเริ่มทดสอบทฤษฎีของพวกเขา” เขากล่าว

ทั้ง Carroll และ Dodelson จากการตรวจสอบข้อมูลเบื้องต้นเชื่อว่าทีมงานได้ระมัดระวังในการทำความเข้าใจและพิจารณาแหล่งที่มาของข้อผิดพลาดทางสถิติที่อาจเกิดขึ้น “มันไม่ใช่ความบังเอิญ แน่นอน” แครอลกล่าว แต่เขาบอกว่านักวิจัยไม่ทราบแน่ชัดว่าสัญญาณมาจากเอกภพยุคแรกจริงๆ หรือว่าเป็นสิ่งประดิษฐ์จากกล้องโทรทรรศน์หรือกาแล็กซีที่แทรกแซง กล้องโทรทรรศน์อื่นอีกอย่างน้อยแปดตัวยังคงมองหาโพลาไรซ์โหมด B การค้นพบนี้จะช่วยตอกย้ำแหล่งที่มาที่แท้จริงของสัญญาณ

“ผู้คนต่างกังขา นั่นคือสิ่งที่เราทำเพื่อหาเลี้ยงชีพ” โดเดลสันกล่าว แต่ก่อนที่เขาจะและคนอื่นๆ จะเริ่มตรวจสอบข้อมูลอย่างละเอียดถี่ถ้วน เขาก็สนุกกับช่วงเวลานั้นเสียก่อน “ข้อความหลักคือหนึ่งในความตื่นเต้น” เขากล่าว “นี่คือตัวเปลี่ยนเกม”

Credit : msexperts.org liquidbubbleduplication.com comawiki.org replicawatches2.org harikrishnaexport.org supportifaw.org printertechssupportnumber.com awesomefileupload.com equivatexacomsds.com differentart.net