Πώς εξελίχθηκε το σύμπαν, τις πρώτες «στιγμές» μετά τη γένεσή του; Απάντηση σε αυτό το ερώτημα φιλοδοξεί να δώσει το Αστεροσκοπείο Σάιμονς (Simons) από το 2020, όταν θα έχει ολοκληρωθεί η κατασκευή του στην έρημο Ατακάμα της Χιλής. Τα τηλεσκόπια Αστεροσκοπείου θα βάλουν στο μικροσκόπιο την μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου (CMB), δηλαδή την «ηχώ» της ακτινοβολίας που εξέπεμπε το σύμπαν όταν είχε ηλικία μόλις 380.000 έτη.
Η θέση του υπάρχοντος τηλεσκόπιου Atacama Cosmology και το Array Simons είναι στην Ατακάμα στη δυτική πλαγιά των Άνδεων. Το νέο παρατηρητήριο αξίας 40 εκατομμυρίων δολαρίων, το οποίο βασίζεται στις υφιστάμενες εγκαταστάσεις, θα μετρήσει το Κοσμικό Υπόβαθρο Μικροκυμάτων με σκοπό να εξετάσει τις πρώτες στιγμές του χρόνου μετά το Big Bang, πριν 13, 8 δισ. χρόνια.
Αν και η CMB είναι το αρχαιότερο «απολίθωμα» που μέχρι σήμερα έχουν στη διάθεσή τους οι επιστήμονες για να μελετήσουν τη συμπαντική ιστορία, στόχος του Αστεροσκοπείου είναι να πάει πολύ πιο πίσω από τα 380.000 έτη, φθάνοντας σε λίγα τρισεκατομμυριοστά του τρισεκατομμυριοστού του δευτερολέπτου μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Κι αυτό γιατί, όπως ελπίζουν οι επιστήμονες που συμμετέχουν στο πρότζεκτ, θα καταφέρει να ανιχνεύσει στην ακτινοβολία το αποτύπωμα που έχουν αφήσει σε αυτή τα βαρυτικά κύματα που διαδίδονταν τότε στο μικροσκοπικό σύμπαν.
Το Αστεροσκοπείο θα κοστίσει 40 εκατομμύρια δολάρια, τα οποία προήλθαν από δωρεά του Ιδρύματος Σάιμονς. Για την ολοκλήρωσή του, στην έρημο Ατακάμα έχει ξεκινήσει η κατασκευή νέων τηλεσκόπιων, τα οποία θα πλαισιώσουν τα ACT (Atacama Cosmology Telescope) και ΗΤΤ (Huan Tran Telescope) που βρίσκονται ήδη σε λειτουργία.
Τα βαρυτικά κύματα είναι «ρυτιδώσεις» στον χωρόχρονο, που προκαλούνται από την κίνηση μεγάλων σωμάτων ή βίαια φαινόμενα, όπως η σύγκρουση δύο μελανών οπών. Ωστόσο, οι διαταραχές που θα αναζητήσει το Αστεροσκοπείο έχουν διαφορετική προέλευση από τα σήματα που ανίχνευσε για πρώτη φορά το 2015 το πείραμα LIGO στις ΗΠΑ, επιβεβαιώνοντας έτσι την ύπαρξή τους όπως προέβλεπε η Γενική Σχετικότητα του Αϊνστάιν.
Έτσι, τα τηλεσκόπια θα ψάξουν για αποτυπώματα στη CBM από «αρχέγονα» βαρυτικά κύματα, τα οποία σύμφωνα με την πλέον αποδεκτή θεωρία, δημιουργήθηκαν στις απαρχές «ζωής» του σύμπαντος. Η θεωρία αυτή ονομάζεται «πληθωρισμός» και για να εξηγήσει μερικές από τις θεμελιώδεις ιδιότητες που παρατηρούμε σήμερα στο σύμπαν, υποστηρίζει πως όταν ο «κόσμος» είχε ηλικία τρισεκατομμυριοστά του τρισεκατομμυριοστού του δευτερολέπτου, γνώρισε μία περίοδο απότομης και βίαιης διαστολής.
Επομένως, αν ευσταθεί ο πληθωρισμός, τότε οι «αρχέγονες» βαρυτικές διαταραχές που προκλήθηκαν θα πρέπει να αλληλεπίδρασαν με τα φωτόνια της CMB. Τότε, θα άφησαν χαρακτηριστικά ίχνη στη μικροκυματική ακτινοβολία – και πιο συγκεκριμένα, ένα ιδιαίτερο μοτίβο πόλωσης, που αποκαλείται «τρόπος-B» (B-mode).
Στην περίπτωση που το Αστεροσκοπείο καταφέρει να ανιχνεύσει τέτοιου είδους αποτυπώματα, τότε θα έχει επιβεβαιώσει πως όντως υπήρξε αυτή η περίοδος βίαιης διαστολής στη συμπαντική ιστορία. Επίσης, οι μετρήσεις θα ρίξουν περισσότερο «φως» και στα χαρακτηριστικά της, όπως την ταχύτητα με την οποία εξελίχθηκε ή τη χρονική διάρκεια.
Αν και ο εντοπισμός σημαδιών των «αρχέγονων» βαρυτικών κυμάτων στη μικροκυματική ακτινοβολία είναι η πρωταρχική αποστολή του Αστεροσκοπείου, οι μελέτες του δεν θα περιορισθούν μόνο σε αυτό τον στόχο. Αντίθετα, θα προσφέρει επίσης σημαντικές πληροφορίες για τον τρόπο που η CMB αλληλεπιδρά με τις κοσμικές δομές στο σύμπαν, δίνοντας έτσι περισσότερα στοιχεία για τη φύση της σκοτεινής ύλης και ενέργειας.
