Tijekom sljedećeg desetljeća kosmolozi će pokušati promatrati prve trenutke Svemira, nadajući se da će dokazati popularnu teoriju. Oni će tražiti izuzetno slabe gravitacijske valove za mjerenje primordijalne svjetlosti, tražeći uvjerljive dokaze za Teoriju kozmičke inflacije koja sugerira da je nasumično mikroskopsko kolebanje gustoće u tkivu prostora i vremena rodilo Svemir u vrućem velikom prasak prije otprilike 13,7 milijardi godina. Novi instrument nazvan polarimetar pričvršćen je na teleskop Južnog pola (SPT), koji djeluje na valnim duljinama submilimetara, između mikrotalasa i infracrvenog na elektromagnetskom spektru. Einsteinova teorija opće relativnosti predviđa da bi Kozmička inflacija trebala stvarati slabe gravitacijske valove.
Teorija inflacije predlaže razdoblje izuzetno brzog i eksponencijalnog širenja Svemira tijekom njegovih prvih nekoliko trenutaka prije postupnog širenja Velikog praska, tijekom kojeg je energetska gustoća svemira dominirala kozmološkom konstantnom vrstom vakuum energije koja je kasnije propadali kako bi proizveli materiju i zračenje koji ispunjavaju Magazin Svemir.
Godine 1979, fizičar Alan Guth predložio je Teoriju kozmičke inflacije koja također predviđa postojanje beskonačnog broja svemira. Nažalost, kosmolozi nemaju načina testiranja tog određenog predviđanja.
"Budući da su to zasebni univerzumi, po definiciji to znači da nikada ne možemo imati kontakt s njima. Ništa što se tamo dogodi nema utjecaja na nas ", rekao je Scott Dodelson, znanstvenik iz Fermi National Accelerator Laboratory i profesor astronomije i astrofizike na Sveučilištu u Chicagu.
Ali postoji način da se ispita valjanost kozmičke inflacije. Pojava bi proizvela dvije klase uznemirenosti. Prvo, fluktuacije u gustoći subatomskih čestica događaju se neprekidno u cijelom svemiru, a znanstvenici su ih već primijetili.
"Obično se događaju na atomskoj ljestvici. Nikad ih ne primjećujemo ", rekao je Dodelson. Ali inflacija bi te poremećaje trenutno protegnula u kozmičke razmjere. "Ta slika zapravo djeluje. Možemo izračunati kako bi trebale izgledati te uznemirenosti, a ispada da su upravo one u pravu da proizvedu galaksije koje vidimo u svemiru. "
Druga klasa uznemirenosti bili bi gravitacijski valovi - Einsteinijska izobličenja u prostoru i vremenu. Gravitacijski valovi također bi bili promaknuti u kozmičke razmjere, možda čak i dovoljno snažni da ih kozmolozi otkriju osjetljivim teleskopima podešenim na odgovarajuću frekvenciju elektromagnetskog zračenja.
Ako je novi polarimetar dovoljno osjetljiv, znanstvenici bi trebali moći otkriti valove.
"Ako otkrijete gravitacijske valove, to vam govori puno o inflaciji za naš svemir", rekao je John Carlstrom sa Sveučilišta u Chicagu, koji je razvio novi instrument. Carlstrom je rekao kako bi otkrivanje valova isključilo različite konkurentne ideje za podrijetlo svemira. "Ima ih manje nego nekad, ali ne predviđaju da ćete za početak imati tako ekstremno, vruće veliko prasak, ovo kvantno kolebanje", rekao je. Niti bi oni stvarali gravitacijske valove na detektivnim razinama.
Simulacija na ovoj vezi prikazuje izobličenja u prostoru i vremenu na subatomskoj skali, rezultat kvantnih fluktuacija koje se neprekidno događaju u svemiru. Pred kraj simulacije, kozmička inflacija počinje se protezati prostor-vrijeme sve do kozmičkih razmjera svemira.
Kozmolozi također koriste SPT u svojim nastojanjima da riješe misteriju tamne energije. Odbijajuća sila, tamna energija gura svemir naprijed i nadvladava gravitaciju, privlačnu silu koju djeluje sva materija.
Tamna energija je nevidljiva, ali astronomi su u stanju vidjeti njezin utjecaj na nakupine galaksija koje su se formirale u posljednjih nekoliko milijardi godina.
SPT otkriva zračenje kozmičke mikrovalne pozadine (CMB), svjetlucanje velikog praska. Kozmolozi su izbacili mnoštvo podataka iz CMB-a koji predstavljaju snažne bubnjeve i rogove kozmičke simfonije. Ali sada su naučnoj zajednici začepljene uši za tonove suptilnijeg instrumenta - gravitacijski valovi - koji podliježu CMB.
"Mi imamo ove ključne komponente naše slike svemira, ali stvarno ne znamo što fizika proizvodi bilo koji od njih", rekao je Dodelson o inflaciji, tamnoj energiji i jednako tajanstvenoj tamnoj materiji. "Cilj sljedećeg desetljeća je identificirati fiziku."
Izvor: University of Chicago
