'אקדח מעשן' נמצא להרחבת המפץ הגדול של היקום

אסטרונומים מצאו את העדות הישירה הראשונה לאינפלציה קוסמית, ההתפשטות הדרמטית התיאורטית של היקום שהכניסה את "המפץ" למפץ הגדול לפני 13.8 מיליארד שנים, כך עולה ממחקר חדש.

אם זה יחזיק מעמד, תגלית ציון הדרך - שמאשרת גם את קיומם של אדוות משוערות במרחב-זמן המכונה גלי כבידה - תיתן לחוקרים הבנה טובה יותר שלהמפץ הגדולוהתוצאות המיידיות שלו.

"אם זה יאושר, אז זה יהיה התגלית החשובה ביותר מאז הגילוי, אני חושב, שהתפשטות היקום מואצת", אמר אסטרונום הרווארד אבי לואב, שאינו חבר בצוות המחקר, ל-Space.com , משווה את הממצא לתצפית משנת 1998 שפתחה את החלון לאנרגיה אפלה מסתורית וזיכתה שלושה חוקרים בפרס נובל לפיזיקה לשנת 2011.

צוות בראשות ג'ון קובאץ', מהמרכז לאסטרופיזיקה בהרווארד-סמית'סוניאן, מכריז על התוצאות ב-17 במרץ, חושף שני כתבי יד שטרם הוגשו לכתבי עת שנבדקו עמיתים. כדי להבין בדיוק מה המשמעות של זיהוי של "אקדח מעשן" של אינפלציה, יש צורך במעט רקע על הרגעים הראשונים של היקום. הצוות של Kovac ידון בתוצאות במסיבת עיתונאים בשעה 12:00 EST.

היקום גדל

התקופה האינפלציונית הקצרה והמדהימה הפכה את יקום התינוקות מתנודות קוונטיות גרידא למשהו בגודל מקרוסקופי, אומרים חסידי התיאוריה.

החל רק 10 עד מינוס 35 שניות (בערך טריליון טריליון טריליון שניות) לאחר לידת היקום, הרעיון אומר, מרחב-זמן התרחב במהירות מדהימה, מתבלט החוצה מהר יותר מאשרמהירות האור. (זה לא הפר את תורת היחסות הפרטית של אלברט איינשטיין, שגורסת ששום דבר לא יכול לנוע מהר יותר מהאור בחלל, שכן האינפלציה הייתה הרחבה של החלל עצמו).

תיאוריית האינפלציה הבסיסית נתמכה לאורך השנים על ידי מספר משימות חלל שונות שמיפו אתרקע מיקרוגל קוסמי(CMB), האור הקדום שהחל להרוות את היקום כ-380,000 שנים לאחר המפץ הגדול. (לפני הזמן הזה, היקום היה ערפל רוחש של פלזמה ואנרגיה חמה מכדי שפוטונים יוכלו לנוע בחופשיות).

בעוד שה-CMB מכיל שינויים זעירים בטמפרטורה, הוא, לרוב, אחיד להפליא על פני כל השמים - תכונה שמחזקת את תפיסת האינפלציה, אומרים החוקרים.

"מדוע טמפרטורת הרקע הקוסמית של המיקרוגל זהה במקומות שונים בשמיים תהיה תעלומה אלמלא האינפלציה שאומרת, ובכן, כל השמיים שלנו הגיעו מהאזור הזעיר הזה", צ'אק בנט, חוקר ראשי של נאס"א.בדיקה אניסוטרופית למיקרוגל של וילקינסוןמשימת (WMAP), אמר ל-Space.com בשנה שעברה. "אז הרעיון של אינפלציה עוזר לענות על כמה מהתעלומות האלה, והוא מסביר מהיכן הגיעו התנודות האלה".

אבל אסטרונומים מעולם לא טענו למצוא אקדח מעשן לאינפלציה - עד עכשיו.

אור מקוטב

האקדח המעשן הוא סוג של קיטוב ב-CMB המכונה "מצבי B". ההתפשטות המרהיבה של היקום במהלך האינפלציה נוצרהגלי כבידה, אשר, בתורו, יצר את מצבי B, על פי התיאוריה.

אז קבוצות מרובות חיפשו את מצבי B; ואכן, בנט התייחס בשנה שעברה לאיתורם כ"הגביע הקדוש הנוכחי של העסק". במחקר החדש שהוכרז היום, Kovac וצוותו מדווחים שהם הבחינו במערבולות האופייניות של קיטוב B-mode באמצעות טלסקופ BICEP2 באנטארקטיקה. (BICEP הוא קיצור של "דמיית רקע של קיטוב קוסמי חוץ-גלקטי").

החוקרים הכינו מפות רגישות במיוחד של ה-CMB על פני כ-2% מהשמים, תוך ניצול אתר התצפית הנהדר של BICEP2.

"הקוטב הדרומי הוא הכי קרוב שאפשר להגיע לחלל ועדיין להיות על הקרקע", אמר קובאץ' בהצהרה. "זהו אחד המקומות היבשים והצלולים ביותר על פני כדור הארץ, מושלם לצפייה בגלי המיקרו החלשים מהמפץ הגדול".

איינשטיין חזה את קיומם של גלי כבידה בשנת 1916, כחלק שלותורת היחסות הכללית. הממצא החדש מייצג את העדות הישירה הראשונה לאדוות החלל-זמן הקדומות הללו, אמרו חוקרים.

"זו כנראה תמונה ישירה של גלי כבידה על פני כל השמים, המראה לנו את היקום המוקדם", אמר קובאץ' ל-Space.com.

לאחר שידעו כמה גדול התגלית הפוטנציאלית, קובץ' ועמיתיו חיפשו במערך הנתונים של BICEP2 במשך כמה שנים כדי לוודא שהאות לא היה סוג של חפץ שנוצר על ידי המכשור של הטלסקופ.

"אנחנו בטוחים מאוד שהאות שאנו רואים הוא אמיתי, והוא נמצא בשמיים", אמר.

ובכל זאת, קובאץ' יודע שבוודאי תבוא אחריה מידה רבה של בדיקה מדעית.

"זה הולך להיות שנוי במחלוקת", אמר ל-Space.com. "אנחנו יכולים לצפות שאנשים ינסו לירות בו מכל כיוון, ואנחנו מזמינים את זה - זה התהליך המדעי, וזה יהיה כיף ומעניין".

"אני בטוח שיהיו הרבה דיונים על חזיתות גלקטיות והאם הם עלולים להטעות אותנו, יהיו שונים לגמרי ממה שציפינו", הוסיף קובאץ'. "אבל המאמר שלנו מפרט קצת את השימוש בכל המודלים הטובים ביותר הזמינים עבור איך חזיתות גלקטיות אמורות להיראות, ומדוע מה שאנחנו רואים לא נראה כך."

לואב אמר שהוא מוצא את הנתונים והטיעונים של הצוות משכנעים. אבל הסכמה רחבה של הממצא תגיע כנראה רק אם מכשירים אחרים, כמו חללית פלאנק של סוכנות החלל האירופית, יזהו את האות גם ב-CMB, הוא הוסיף.

"אני חושב שהדבר הכי מרגש שצריך להיזהר ממנו הוא בחודשים הקרובים, לראות מה, למשל, צוות פלאנק יגיד על זה", אמר לואב. "זה עלול לקחת להם זמן, כי הם בעיצומו של ניתוח נתוני הקיטוב שלהם. אבל זה יהיה מאוד חשוב לאישוש או לערער על הטענה הזו".

בנוסף לתמיכה חזקה בתיאוריית האינפלציה, התצפיות החדשות של BICEP2 חושפות כמה פרטים על תהליך האינפלציה עצמו.

לדוגמה, עוצמת האות B-mode מעידה על כך שהאינפלציה התרחשה ברמות אנרגיה אדירות - רמות גבוהות כל כך שכל הכוחות העיקריים ביקום, מלבד כוח הכבידה, היו מאוחדים באותה עת, אמר לואב.

ובכל זאת, יש עוד הרבה מה ללמוד על הרגעים הראשונים של היקום שלנו. לדוגמה, לאסטרונומים עדיין אין מושג מהו בעצם החומר שהניע את האינפלציה - המכונה "אינפלטון" - אמר לואב.