Астрономи заглянули майже у самий світанок історії Всесвіту та нарешті виявили докази інфляції – стрімкого, експонентного його росту у першу мить після Великого вибуху.
Пристрій BICEP2 на Південному полюсі, який знайшов докази існування гравітаційних хвиль.
Міжнародна команда дослідників на чолі з вченими зі США виявила неспростовні докази гравітаційних хвиль – пульсацій часу-простору, що нагадують брижі на воді, які 13,8 млрд. років тому спричинила інфляція.
За допомогою детектору поляризації космічного мікрохвильового фону BICEP2 (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization), розташованого на Південному полюсі, науковці виявили гравітаційні хвилі, коли вони продовжували ширитися Космосом через 380.000 років після Великого вибуху (тоді зірки ще не сформувалися, і Всесвіт нагадував «бульйон» з гарячої плазми та окремих атомів і частинок). Сліди гравітаційних хвиль помітили у космічному мікрохвильовому фоні (CMB), або ж реліктовому випромінюванні, - світінні цієї розжареної плазми, яке впродовж мільярдів років остигло до мікрохвильового фону.
Факт, що космічна інфляція – квантовий феномен – спричинила гравітаційні хвилі, доводить те, що гравітація, як і інші фундаментальні сили природи, також має квантову природу. Таким чином, залишається зробити ще крок до створення т.зв. «теорії всього», про яку мріяв А. Ейнштейн, що полягає в об’єднанні чотирьох фундаментальних сил природи – електромагнітної, гравітаційної, сильної та слабкої – в рамках однієї теорії.
За словами Алана Гута, фізика-теоретика з Массачуссетського технологічного інституту, який вперше постулював космічну інфляцію у 1980-х рр., «це неспростовний доказ того, що теорія інляції цілком вірна та несуперечна». За його словами, відкриття достойне Нобелівської преміїї.
Суть ідеї інфляції полягає в тому, що впродовж кількадесят трильонних трильйонної трильйонної частки секунди після Великого вибуху Всесвіт експоненційно розширювався, збільшившись в розмірах за цей час з субатомної частки до приблизно футбольного м’яча. Згодом розширення Всесвіту продовжувалось вже за законом, відмінним від експоненційного. Інфляція дає змогу вирішити чимало космологічних загадок, зокрема чому видимий Всесвіт однорідним з одного кінця до іншого.
Експоненційне розширення Всесвіту залишило свій особливий слід – гравітаційні хвилі, які стискають простір в одному напрямку та розтягують в іншому, наче брижі на поверхні води.
Хоча гравітаційні хвилі, породжені інфляцією, досі ширяться Всесвітом, зараз вони надто слабкі, щоб зафіксувати їх безпосередньо. Однак вони залишили відбиток у реліктовому випромінюванню, поляризувавши його у вихороподібні завитки, названі B-режимами (B-mode).
Саме B-режими й зафіксувала міжнародна команда космологів на чолі з Джоном Ковачем з Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики за допомогою BICEP2 – 512 надпровідних детекторів мікрохвиль.
BICEP2 зафіксував закручені структури, названі B-режимами, у реліктовому випромінюванні (червоний колір - обертання за годинноковою стрілкою, синій - проти). Це - прямий доказ космічної інфляції та реліктового випромінювання.
«Над деталями ще попрацювати, однак з тих результатів, які ми уже маємо, випливає, що це якраз те, чого ми так довго чекали», - каже астроном Джон Карлстром з Чиказького університету, провідний науковець Південнополюсного телескопа, вчені якого провадили свою альтернативну програму пошуку гравітаційних хвиль. А за словами Марка Комонковського, астрофізика з Університету Джона Гопкінса у Балтіморі, «це відкриття можна порівняти хіба з відкриттям темної енергії чи реліктового виромінювання. Подібні відкриття відбуваються раз на декілька десятиліть».
Космолог Марк Комонковський Університету Джона Гопкінса у Балтіморі додає: «Мені це все здається дуже і дуже соліднис». Він був одним із перших, хто порахував, як має виглядати слід гравітаційних хвиль у реліктовому випромінюванні. Відкриття, за його словами, «нарівні з темною енергією чи відкриттям реліктового випромінювання – таке, що відбувається раз на декілька десятиліть».
Команда оприлюднила дані 17 березня під час брифінгу у Гарвард-Смітсонівському центрі астрофізики. До кінця цього року, за допомогою телескопа СКА «Планк», вчені сподіваються отримати детальнішу мапу СMB-фону та дізнатися більше про розгортання інфляції та те, що було її рушієм.
19.03.2014