Portal v vesolje

  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Planck: gravitacijski valovi ostajajo izmuzljivi

E-pošta natisni PDF

Planck and the Cosmic microwave background mediumLansko leto je svet obšla vest o odkritju posrednih dokazov o obstoju prvinskih gravitacijskih valov. Skupna analiza podatkov pridobljenih s satelitom Planck (Evropska vesoljska agencija) ter eksperimentoma BICEP2 in Keck Array (Caltech, Harvard, idr.) je pokazala, da kljub prejšnjim trditvam prepričljivih dokazov o obstoju gravitacijskih valov ni. 

Vesolje se je iz izjemno vročega in gostega stanja, kakršno je vladalo 13.8 milijard let nazaj, razvilo v kompleksen in z galaksijami, zvezdami in planeti obogaten prostor. Neverjeten vir informacij o razvoju Vesolja nosi mikrovalovno sevanje ozadja (ang. Cosmic Microwave Background - CMB), ki je nastalo približno 380000 let po Velikem poku. Satelit Planck je CMB opazoval z natančnostjo, ki presega vse do sedaj izvedene meritve. V zadnjih dveh letih so znanstveniki s pomočjo teh podatkov že prišli do številnih novih okritij.

A astronomi poskušajo s pomočjo podatkov pogledati še dlje v preteklost: v podatkih želijo najti sledi kozmične "inflacije". Po trenutni teoriji nastanka Vesolja je inflacija, med katero se je Vesolje za kratek čas izjemno hitro in pospešeno širilo, potekala v obdobju, ko je bilo Vesolje staro zgolj delček sekunde. Teoretični računi pokažejo, da naj bi med inflacijo nastali gravitacijski valovi, ki bi s svojo prisotnostjo pustili sled v polarizaciji CMB-ja.

O polarizaciji govorimo, ko svetlobni valovi raje nihajo v eni smeri kot v drugih. Sevanje CMB je polarizirano, pri čemer je slika polarizacije v različnih smereh neba precej zapletena. V splošnem polarizacijo lahko opišemo s prispevkoma dveh geometrijskih stanj, imeovanih E-stanje in B-stanje. Posamezno stanje povzročajo različni pojavi v Vesolju in prepoznati prispevek posameznega pojava v končnem, opazovanem signalu je izjemno zahteven proces. Prispevek gravitacijskih valov se skriva v B-stanju.

Planck view of BICEP2 field medium

Planckov pogled na del neba, ki ga je opazoval BICEP2. Vir: kolaboracija Planck

Planck ni edini, ki išče signal prvinskih gravitacijskih valov. Lansko leto je druga skupina znanstvenikov predstavila rezultate merjenja polarizacije CMB-ja na manjšem delu neba z eksperimentom BICEP2, ki se nahaja na Južnem polu. Pri interpretaciji so si pomagali tudi s prvimi podatki, zajetimi z eksperimentom Keck Array, ravno tako postavljenim na Južnem polu. V polarizaciji so našli izjemno stvar: B-stanja, ki se na nebu raztezajo na velikostni skali nekajkrat večji od velikosti Lune. Podali so dokaj prepričljive dokaze, da so za ta B-stanja odgovorni predvsem prvinski gravitacijski valovi.

A odkriti signal lahko pojasnimo tudi z drugim, nekoliko manj vznemirljivim pojavom: medzvezdnim prahom v naši Galaksiji.

V Galaksiji se nahajata prah in plin, ki med drugim sevata svetlobo v enakem frekvenčnem območju kot CMB. Prah tako moti opazovanja CMB-ja in potrebna je temeljita in previdna analiza, da CMB ločimo od sevanja prahu. Na žalost je svetloba, ki jo seva prah, prav tako polarizirana, torej moti tudi opazovanja polarizacije CMB-ja. Eksperimenta BICEP2 in Keck Array sta bila sicer zastavljena tako, da sta opazovala le del neba, ki naj bi imel zelo nizke vrednosti polarizacije svetlobe prahu. Zemljevidi Galaktičnega prahu, ki so jih uporabljali kot referenco, so bili sicer najboljši v tistem trenutku, a vseeno ne dovolj natančni, kot se je izkazalo kasneje. Poleg tega so polarizacijo opazovali zgolj pri eni frekvenci, zaradi česar je bila pravilna ločitev prispevkov prahu in CMB-ja otežena.

The magnetic field along the Galactic plane medium

Zemljevid prahu v Glakasiji. Tople barve predstavljajo večjo koncentracijo prahu, ki sopadajo z Galaktično ravnino. Vir: kolaboracija Planck

Po drugi strani je Planck opazoval v devetih različnih frekvencah, pri čemer so v sedmih frekvencah lahko izmerili tudi polarizacijo. To je znanstvenikom omogočilo, da so lahko ločili prispevka prahu in CMB-ja veliko bolj natančno. Veliko natančnejši Planckovi zemljevidi Galaktičnega prahu so razkrili, da je prispevek sevanja prahu na območju opazovanja BICEP2 veliko večji, kot so napovedovali starejši zemljevidi. Pravzaprav se je izkazalo, da je polarizacija sevanja po celem nebu primerljiva ali večja od tiste, kot je je izmeril BICEP2.

Ekipi BICEP2 (in Keck Array) in Plancka so združili moči in ugotovili, da žal ne moremo več z zadostno gotovostjo trditi, da je odkrit signal posledica prvinskih gravitacijskih valov.

 Deflecting light from the Big Bang medium

Spreminjanje poti svetlobe CMB-ja pri potovanju mimo masivnih objektov. Vir: kolaboracija Planck

So pa v analizi podatkov odkrili nek drug vir polarizacije B-stanja, ki ravno tako izvira v zgodnjem Vesolju (a veliko kasneje od časa, ko naj bi kraljevala inflacija). Ta signal je posledica gravitacijskega lečenja: masivne strukture, mimo katerih potuje CMB, s svojo gromozansko gravitacijo svetlobo uklanjajo in ji spremenijo pot potovanja. Detekcija in interpretacija tega signala je veliko bolj trdna od interpretacije gravitacijskih valov.

Ali to pomeni, da prvinski gravitacijski valovi - in inflacija - niso nikoli obstajali? Tega ne moremo trditi. S sedanjimi podatki lahko določimo zgornjo mejo moči valov. Signal le-teh je prešibek, da bi ga lahko s sedanjo tehnologijo zaznali. Pričakovati je, da bo iskanje prvinskih gravitacijskih valov v prihodnosti še vedno vroča tema.

Vir: ESA 

 

Podporniki:

     


Dan in noč
Dan in noč
Zvezdna karta
Zvezdna karta
Observatorij Črni Vrh
Luna
Trenutna faza (vir USNO):
Luna
Več o fazah in položaju
Sonce - Mauna Loa
Sonce - Mauna Loa
Sonce - SOHO
Sonce - SOHO Lasco C2 EIT 284 Lasco C3 MDI
Sončne pege
Sončne pege
Severni in južni sij
aurora

Efemeride
18.09.2019 01:50 CEST
17.09.2019 23:50 UT
Sonce vzide 06:43 
zaide 19:08 
Luna vzide 21:21 
zaide 10:40 
Planeti (vir: Spika)
Angleški portal v vesolje
Amaterska slika dneva
Amaterska slika dneva
NASA - Slika dneva
ESO - Slika tedna
Hubble - Slika tedna
Kje je ISS?
Kje je ISS?
Osončje
Osončje
Zmaga.com
Zmaga.com
META znanost
META znanost