Αστρονόμοι βρίσκουν αποδείξεις που επιβεβαιώνουν τη θεωρία
Η Κοσμική Ακτινοβολία Υποβάθρου είναι πολωμένη

Από σελίδα του PhysicsWeb και Reuters, 19 Σεπτεμβρίου 2002

Αστρονόμοι χρησιμοποιώντας ένα ράδιο-τηλεσκόπιο στο Νότιο Πόλο, κατέγραψαν μια μικρή λάμψη φωτός που η πηγή του που βρίσκεται σχεδόν 14 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά μας, επιβεβαιώνοντας την πιο μοντέρνα θεωρία σχετικά με τον Κόσμο.

Για πρώτη φορά ανιχνεύτηκε η πόλωση της Κοσμικής Μικροκυματικής Ακτινοβολίας Υποβάθρου, την μικροκυματική "ηχώ" του Big Bang. Οι μετρήσεις που έγιναν στο Νότιο Πόλο με τηλεσκόπιο συμφωνούν με τις προβλέψεις και παρέχουν ακόμη μεγαλύτερη υποστήριξη στο Καθιερωμένο Μοντέλο της Μεγάλης Έκρηξης συν την επέκταση του, το πληθωριστικό μοντέλο της κοσμολογίας.

Αν η επαλήθευση δεν είχε γίνει, θα είχε κλονιστεί η σημερινή άποψη για το Big Bang σύμφωνα με τον John Carlstrom του Πανεπιστημίου του Σικάγου, που διευθύνει το σχετικό πρόγραμμα.

Το πρόσφατο γεγονός αναφέρθηκε σε μια διάσκεψη,  COSMO-02, στο πλανητάριο Adler στο Σικάγο,

Η ανακάλυψη αυτή έγινε με τη βοήθεια του τηλεσκοπίου που λέγεται Degree Angular Scale Interferometer ((DASI)) στο σταθμό Amundsen-Scott στην Ανταρκτική, όπου στην ατμόσφαιρα απουσιάζουν οι υδρατμοί που απορροφούν την μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου.

Περιλαμβάνει μια λεπτομερειακή μέτρηση της Κοσμικής Μικροκυματικής Ακτινοβολίας Υποβάθρου (CMB).

Η CMB έχει αναστατώσει τους αστρονόμους από τότε που ανακαλύφθηκε από τους ραδιοαστρονόμους το 1965 Arno Penzias και Robert Wilson.

Αυτή η αναγγελία στο Σικάγο περιέγραψε την ακτινοβολία υποβάθρου σαν τη λάμψη που διαπερνά τον ουρανό από την εποχή του Bing Bang, με την οποία οι ειδικοί  ανιχνεύουν την προέλευση του Σύμπαντος.

Οι κοσμολόγοι πιστεύουν πως τα φωτόνια που δημιουργήθηκαν στο big bang σκεδάστηκαν από ελεύθερα ηλεκτρόνια στο νεαρό Σύμπαν. Αλλά μετά από 300 000 έτη, το Σύμπαν ψύχθηκε αρκετά ώστε να σχηματιστούν τα άτομα, και δεν υπήρχαν τότε αρκετά ελεύθερα ηλεκτρόνια ώστε να σκεδάσουν τα φωτόνια. Αυτό σημαίνει πως οι ιδιότητες των φωτονίων - που έχουν αυξηθεί από τότε τα μήκη κύματος τους λ, ώστε να γίνουν μικροκυματικά, λόγω της διαστολής του σύμπαντος - αντανακλούν τις ιδιότητες του σύμπαντος την εποχή που ονομάζεται χρόνος της τελευταίας σκέδασης.

Πρόσφατες μελέτες της χωρικής μεταβολής ή όπως λέγεται ανισοτροπίας, στη θερμοκρασία της μικροκυματικής κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου έχουν δείξει με ποιο τρόπο η ύλη ήταν κατανεμημένη όταν το Σύμπαν ήταν 300 000 ετών, και έχουν επιβεβαιώσει πως το Σύμπαν είναι επίπεδο.

Όμως τώρα η μικροκυματική ακτινοβολία αποκαλύπτει περισσότερα πράγματα. Όταν τα φωτόνια από το big bang σκεδάστηκαν από ελεύθερα ηλεκτρόνια, αυτά τα φωτόνια πολώθηκαν με ένα τρόπο που θα μας παρέχει λεπτομέρειες σχετικά με τη δυναμική του νεαρού σύμπαντος.

Η πόλωση σε αυτή την λάμψη μετά την Μεγάλη Έκρηξη που βρήκαν οι αστρονόμοι παράχθηκε όταν το κοσμικό φως αλληλεπίδρασε για τελευταία φορά με την ύλη σχεδόν 14 δισεκατομμύρια έτη  πριν, ανέφερε η ανακοίνωση.

Η πόλωση, είπε ο Carlstrom, είναι ένα σημάδι από τότε που το Σύμπαν ήταν μόνο 300.000 ετών μόνο, όταν η ύλη και το φως άρχιζαν να χωρίζονται το ένα από το άλλο. Αυτό που είναι μοναδικό με την πόλωση, είπε, "είναι πως μετράει άμεσα τη δυναμική του νεαρού Σύμπαντος".

Το περισσότερο φως δεν είναι πολωμένο, καθώς το ηλεκτρικό πεδίο του μεταβάλλεται σε διαφορετικές κατευθύνσεις καθώς αυτό ταξιδεύει προς τη Γη. Γίνεται πολωμένο όταν αυτό ανακλάται ή σκεδάζεται -- με τον ίδιο τρόπο που τα πολωτικά γυαλιά ηλίου επιτρέπουν να τα διαπεράσουν κύματα φωτός μόνο ίδιου επιπέδου για να φθάσουν στο μάτι μας, απαλείφοντας την μη πόλωση.

"Αυτό το όμορφο πλαίσιο της τρέχουσας κοσμολογίας έχει πολλά πράγματα που δεν κατανοούμε, αλλά πιστεύουμε σε αυτό το πλαίσιο", λέει ο Clem Pryke, βοηθός καθηγητή της αστρονομίας στην ίδια σχολή. "Αυτό το νέο αποτέλεσμα (το εύρημα της πόλωσης) ήταν ένα κρίσιμο τεστ για να περάσει το πλαίσιο".

Οι μετρήσεις συμφωνούν με τις προβλέψεις του καθιερωμένου μοντέλου της κοσμολογίας, στο οποίο το  big bang ακολουθήθηκε από μια εξαιρετικά σύντομη περίοδο πολύ γρήγορης διαστολής (πληθωρισμός). ένα μυστηριώδες χαρακτηριστικό αυτού του μοντέλου είναι πως η συνηθισμένη ορατή ύλη εκτιμείται ότι είναι μικρότερη από το 5% της συνολικής μάζας και ενέργειας του σύμπαντος. Η τεράστια πλειοψηφία αυτής της μάζας και ενέργειας συναντάται με τη μορφή της 'σκοτεινής ενέργειας', που είναι αναγκαία για να εξηγηθεί γιατί η διαστολή του σύμπαντος συνεχίζεται να επιταχύνεται κόντρα στην επίδραση της βαρύτητας. "Η πόλωση προβλέπεται. Έχει ανιχνευτεί και είναι σε συμφωνία με τις θεωρητικές προβλέψεις", λέει ο Carlstrom.

Αστροφυσικοί αποδεικνύουν πως αυτή η πόλωση θα μπορεί να είναι παρούσα στην μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου. Για την ανίχνευση του πολωμένου σήματος απαιτούνταν δύο σημεία στον ουρανό επί περισσοτέρων από 200 ημέρες ή 5.000 ώρες. Οι αστρονόμοι από το Σικάγο λένε ότι η μελλοντική εργασία θα δημιουργήσει αυξανόμενη ευαίσθητη ανίχνευση της  πόλωσης, που θα μπορούσε να τριπλασιάσει το ποσό της τρέχουσας πληροφορίας που αντλείται από την Κοσμική Μικροκυματική Ακτινοβολία Υποβάθρου.