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

Марсоход обнаружил три эпизода водной активности в кратере Езеро

Марсоход обнаружил три эпизода водной активности в кратере Езеро

Ученые превратили 27 лет наблюдений за черной дырой в «видео» и заметили неожиданное поведение плазмы

Ученые превратили 27 лет наблюдений за черной дырой в «видео» и заметили неожиданное поведение плазмы

Таинственные огни над Тегераном вызвали споры о дронах и НЛО

Таинственные огни над Тегераном вызвали споры о дронах и НЛО

Нейтрино могут определять, превратится ли умирающая звезда в черную дыру

Нейтрино могут определять, превратится ли умирающая звезда в черную дыру

Осеннее равноденствие наступит 23 сентября, но день и ночь не будут равны

Осеннее равноденствие наступит 23 сентября, но день и ночь не будут равны

На Марсе хотят добывать ракетное топливо из CO2

На Марсе хотят добывать ракетное топливо из CO2

Астрономы наблюдают «возрожденную» звезду, меняющуюся прямо на глазах

Астрономы наблюдают «возрожденную» звезду, меняющуюся прямо на глазах

На Луне обнаружили крупнейший новый кратер — он образовался всего два года назад

На Луне обнаружили крупнейший новый кратер — он образовался всего два года назад

20 лет назад Плутон перестал быть планетой — почему с этим до сих пор не все согласны?

20 лет назад Плутон перестал быть планетой — почему с этим до сих пор не все согласны?

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

Как ученые на «Конкорде» устроили погоню за солнечным затмением и растянули семь минут до 74

Как ученые на «Конкорде» устроили погоню за солнечным затмением и растянули семь минут до 74

Британский визионер хочет запустить максимально дешевую миссию к Альфа Центавра

Британский визионер хочет запустить максимально дешевую миссию к Альфа Центавра

Трамп: США переименовывают искусственный интеллект в «сверхинтеллект»

Трамп: США переименовывают искусственный интеллект в «сверхинтеллект»

«Огненная амеба» живет при температуре выше 60°C

«Огненная амеба» живет при температуре выше 60°C

Алгоритм iEC точно картирует потоки информации в живом мозге

Алгоритм iEC точно картирует потоки информации в живом мозге

Палеодиктион: ученые определили авторов таинственных шестиугольных окаменелостей

Палеодиктион: ученые определили авторов таинственных шестиугольных окаменелостей