Поиски самых первых гравитационных волн не дали результатов — и это не так уж плохо

Новый анализ наблюдений космического микроволнового фона с помощью телескопа на Южном полюсе практически исключил несколько популярных инфляционных моделей вселенной.

Поиски самых первых гравитационных волн не дали результатов — и это не так уж плохо

Физики, ищущие признаки первичных гравитационных волн, просеивая самый ранний свет в космосе — космический микроволновый фон (CMB), — сообщили о своих выводах: по-прежнему ничего. 

Но последние результаты эксперимента BICEP3 на Южном полюсе далеко не бесполезны. Они ужесточили ограничения для моделей космической инфляции, процесса, который теоретически объясняет несколько сбивающих с толку особенностей нашей Вселенной и который должен был вызвать гравитационные волны вскоре после вселенная началась. 

Космическая инфляция — это идея о том, что на очень раннем этапе истории Вселенной объем пространства во Вселенной увеличился с примерно размера атома водорода до светового года в поперечнике, примерно за время, необходимое свету, чтобы пройти его. -триллионная часть пути через один и тот же атом.

Инфляция может многое объяснить — в частности, почему Вселенная кажется довольно гладкой и выглядит одинаково во всех направлениях, почему пространство плоское и почему нет магнитных монополей. Тем не менее физикам не удалось выяснить точные детали, и они придумали множество различных способов возникновения инфляции. 

Один из способов определить, какая из этих инфляционных моделей верна — это поиск гравитационных волн, которые возникли бы при расширении пространства и сдвиге вещества и энергии в нем. В частности, эти волны должны оставлять отпечаток на поляризации света в космическом микроволновом фоне.

Поиски самых первых гравитационных волн не дали результатов — и это не так уж плохо

Источник: BICEP/Keck Collaboration.

Телескоп BICEP3 на Южном полюсе.

Этот поляризованный свет имеет две составляющие: B-моды, которые кружатся по небу, и E-моды, которые расположены более упорядоченными линиями. Хотя детали зависят от того, какая модель инфляции верна, первичные гравитационные волны должны проявляться в виде определенных паттернов B и E. 

Начиная с середины 2000-х годов, исследователи начали изучать поляризацию B-модов в CMB в поисках доказательств существования первичных гравитационных волн. Со временем детали экспериментов значительно изменились. 

В первом эксперименте BICEP было задействовано около 50 обработанных металлических рупоров, которые обнаруживают крошечные различия в микроволновом излучении, каждый из которых оснащен термодатчиками и поляризационными решетками для измерения поляризации. Следующее поколение, BICEP2, потребовало технологического скачка — новых сверхпроводящих детекторов, которые можно было бы более плотно разместить в той же области, что и предыдущие телескопы. Преемник Keck Array по сути представлял собой несколько телескопов BICEP2 в одном. 

При поддержке гранта SLAC, направленного на научные исследования и разработки, ученые разработали ряд новых систем и материалов. К ним относятся компоненты детекторов, которые более модульные и их легче заменять, а также линзы и фильтры, которые более прозрачны для микроволн, но блокируют больше инфракрасного света, что помогает охлаждать чувствительные к температуре сверхпроводящие микроволновые детекторы. 

Эти достижения, в сочетании с данными предыдущих экспериментов, включая BICEP2, Keck, WMAP и Planck, позволили исследователям установить самые жесткие границы того, какие виды первичных гравитационных волн могут существовать там — и, следовательно, самые жесткие ограничения на модели космической инфляции.

По мере поступления все большего количества данных из BICEP3 и его непосредственного преемника, BICEP Array, а также из других проектов, физики начнут получать подсказки, которые еще больше помогут сфокусировать их поиск более совершенных моделей инфляции. Тем не менее, возможно, придется подождать, пока будет построен CMB-S4, проект, который в настоящее время находится на рассмотрении в Министерстве энергетики, чтобы получить более четкие ответы.

Читайте также

Астрономы назвали регионы России, в которых можно будет наблюдать солнечное затмение 2026 года

Астрономы назвали регионы России, в которых можно будет наблюдать солнечное затмение 2026 года

Спустя 20 лет данные марсохода Spirit помогли найти новые доказательства древних океанов на Марсе

Спустя 20 лет данные марсохода Spirit помогли найти новые доказательства древних океанов на Марсе

Вторая ступень Falcon 9 спустя полтора года после запуска врезалась в Луну

Вторая ступень Falcon 9 спустя полтора года после запуска врезалась в Луну

Поиски внеземной жизни могли охватить миллионы звезд вместо сотен тысяч — исследование

Поиски внеземной жизни могли охватить миллионы звезд вместо сотен тысяч — исследование

NASA планирует продлить соглашение с «Роскосмосом» о перекрёстных полётах на МКС

NASA планирует продлить соглашение с «Роскосмосом» о перекрёстных полётах на МКС

Китай вывел на орбиту 23 аппарата для спутникового интернета и испытал обновленную ракету Чанчжэн-8А

Китай вывел на орбиту 23 аппарата для спутникового интернета и испытал обновленную ракету Чанчжэн-8А

Астрономы выяснили, что черные дыры выбрасывают обратно почти половину поглощенного вещества

Астрономы выяснили, что черные дыры выбрасывают обратно почти половину поглощенного вещества

Ученые выяснили возможное происхождение трех спутников Нептуна — всему виной Тритон

Ученые выяснили возможное происхождение трех спутников Нептуна — всему виной Тритон

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Возможно ли клонировать неандертальца? Мифы, технологические возможности и биоэтика

Возможно ли клонировать неандертальца? Мифы, технологические возможности и биоэтика

Во Вселенной больше звезд, чем песчинок на Земле. И это не преувеличение

Во Вселенной больше звезд, чем песчинок на Земле. И это не преувеличение

Что NASA готовит после МКС: самые амбициозные космические миссии ближайших лет

Что NASA готовит после МКС: самые амбициозные космические миссии ближайших лет

Какой ИИ выбрать в 2026 году: честное сравнение ChatGPT, Claude, Gemini, Grok, DeepSeek и Copilot

Какой ИИ выбрать в 2026 году: честное сравнение ChatGPT, Claude, Gemini, Grok, DeepSeek и Copilot

Компьютерное зрение улучшило контроль качества бетона

Компьютерное зрение улучшило контроль качества бетона

Почему рис и картофель для спортсменов полезны, а фрукты – нет?

Почему рис и картофель для спортсменов полезны, а фрукты – нет?

Российский катализатор позволит производить водород прямо на заправках

Российский катализатор позволит производить водород прямо на заправках