Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Astronomi

Seneste resultater fra kosmiske mikrobølgebaggrundsmålinger

BICEP3-teleskopet placeret ved Amundsen-Scott South Pole Station i Antarktis. (Metalskørtet omkring teleskopet beskytter det mod reflekteret lys fra den omgivende is.) Nye resultater, der analyserer BICEP3-data sammen med tidligere data og datasættene fra rummissioner har forbedret tidligere begrænsninger på den slags inflationsmodeller, der kunne beskrive de tidligste øjeblikke af universet. Kredit:Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Universet blev skabt for omkring 13,8 milliarder år siden i et lysblæs:Big Bang. Omtrent 380,- 000 år senere, efter at stof (for det meste brint) var afkølet nok til at neutrale atomer kunne dannes, lys kunne bevæge sig frit gennem rummet. Det lys, den kosmiske mikrobølgebaggrundsstråling (CMB), kommer til os fra alle himmelretninger ensartet ... eller sådan så det først ud. I de sidste årtier har astronomer opdaget, at strålingen har svage krusninger og buler i sig ved et lysstyrkeniveau på kun en del af hundrede tusinde - kimen til fremtidige strukturer, som galakser.

Astronomer har formodet, at disse krusninger også indeholder spor af et indledende ekspansionsudbrud - den såkaldte inflation - som svulmede det nye univers med treogtredive størrelsesordener på blot ti-til-effekten-minus-33 sekunder. Ledtråde om inflationen burde være svagt til stede i den måde, hvorpå de kosmiske krusninger krølles, en effekt på grund af gravitationsbølger i kosmisk spæde barndom, der forventes at være måske hundrede gange eller mere svagere end krusningerne selv.

Krølleeffekten producerer mønstre i lyset kendt som "B-mode polarisation, " og det forventes at være ekstremt svagt. Andre eksotiske processer er i gang i universet for at gøre denne skræmmende måling endnu mere udfordrende. Den vigtigste er den svage lysskær fra støvpartikler i vores galakse, der er blevet justeret af magnetiske felter Dette lys er også polariseret og kan snoes af magnetiske felter for at producere B-mode polarisationsmønstre. Radiobølger fra vores galakse kan producere lignende effekter. For omkring seks år siden, CfA-astronomer, der arbejder på Sydpolen, rapporterede de første beviser for sådan curling, "B-mode polarisering, "på niveauer i overensstemmelse med simple modeller for inflation, men efterfølgende målinger ved forskellige frekvenser (eller farver) af mikrobølgelys afslørede, at signalet kunne forklares med galaktisk støv.

I årene siden de første målinger af B-mode polarisation har astronomer fortsat deres minutiøse observationer, tilføjelse af kraftfulde data fra nye teleskoper ved mange forskellige frekvenser, der opererer på Sydpolen. CfA astronomer D. Barkats, H. Boenish, J. Connors, J. Cornelison, M. Dierickx, M. Eiben, D.C. Goldfinger, P. Grimes, S. Harrison, K.S. Karkare, J.M. Kovac, B. Racine, S. Richter, B.L. Schmitt, T. St. Germaine, C. Verges, C.L. Wong, L. Zeng og et stort team af kolleger har netop afsluttet en analyse af alle data fra Sydpol-eksperimenterne BICEP2, Keck Array, og BICEP3 til og med 2018, og korreler resultaterne med resultater fra CMB-rummissionerne Planck og WMAP. (Selvom dataindsamlingen for disse missioner sluttede i 2013 og 2010, henholdsvis, databehandlingen fortsætter, og forskerne brugte udgivelsen fra 2018.) De nye resultater forbedrer de tidligere bedste begrænsninger for curling med omkring en faktor to, og giver nu kraftfuld vejledning om den slags inflationsmodeller, der kunne beskrive de tidligste øjeblikke af universet.

En bred klasse af simple modeller er nu stort set udelukket. Holdet rapporterer, at de mest begunstigede af den resterende klasse af modeller forudsiger primordiale gravitationsbølger på niveauer, der bør opdages (eller udelukkes) inden for det næste årti med opgraderede teleskoper på Sydpolen. Holdet er allerede i gang med at opgradere BICEP-systemet og forventer at få endnu en faktor på omkring tre forbedringer inden for fem år, nok til at sætte snævre begrænsninger for inflationsmodeller.

Forskningen blev offentliggjort i Fysiske anmeldelsesbreve .


Varme artikler