|
Κατά τη διάρκεια της επόμενης δεκαετίας, μια ευαίσθητη μέτρηση
του αρχέγονου φωτός θα μπορούσε να αποκαλύψει πειστικά στοιχεία για τον κοσμικό
πληθωρισμό, την πιο δημοφιλή θεωρία, που προτείνει ότι μια τυχαία, μικροσκοπική
διακύμανση της πυκνότητας του χωροχρονικού ιστού γέννησε το σύμπαν μέσα από
ένα καυτό big bang περίπου πριν 13,7 δισεκατομμύρια χρόνια.
Μεταξύ αυτών των κοσμολόγων που αναζητούν αυτά τα ασθενικά σήματα
είναι και ο John Carlstrom, Καθηγητής Αστρονομίας & Αστροφυσικής στο Πανεπιστήμιο
του Σικάγο. Ο Carlstrom λειτουργεί το Τηλεσκόπιο του Νότιου Πόλου (SPT) με
μια ομάδα επιστημόνων από εννέα ιδρύματα, για την αναζήτηση αποδεικτικών στοιχείων
για την προέλευση και την εξέλιξη του σύμπαντος.
 Το
Τηλεσκόπιο του Νότιου Πόλου (SPT) έχει ένα σαφές πλεονέκτημα έναντι των άλλων
εξ αιτίας του ξηρού ουρανού στον σταθμό του Νότιου Πόλου για τη μελέτη
της κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου (CMB), την ακτινοβολία μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.
Το τηλεσκόπιο έχει διάμετρο οκτώ μέτρα.
Τώρα στην ατζέντα τους είναι να βάλουν την θεωρία του πληθωρισμού
στην πλέον αυστηρή παρατηρησιακή της δοκιμασία μέχρι σήμερα. Η δοκιμή θα
γίνει με την ανίχνευση
πολύ ασθενών βαρυτικών κυμάτων, που η θεωρία της γενικής σχετικότητας προβλέπει ότι
θα παραχθούν κατά τον πληθωρισμό.
"Αν γίνει η ανίχνευση των κυμάτων βαρύτητας, τότε θα μάθουμε πάρα πολλά σχετικά με τον πληθωρισμό
και για το σύμπαν μας," λέει ο Carlstrom. Επίσης, θα αποκλεισθούν οι διάφορες ανταγωνιστικές
ιδέες για την προέλευση του σύμπαντος.
"Άλλες θεωρίες δεν προβλέπουν ότι μια κβαντική
διακύμανση θα φέρει ένα καυτό big bang, για να ξεκινήσει ο Κόσμος",
λέει. Επίσης,
αυτές οι θεωρίες δεν παράγουν κύματα βαρύτητας σε ανιχνεύσιμα επίπεδα.
Ο Alan Guth, του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Μασαχουσέτης, το 1979 πρότεινε τη θεωρία
του κοσμικού πληθωρισμού,
που προβλέπει την ύπαρξη άπειρων συμπάντων. Δυστυχώς, δεν έχουν βρει έως
τώρα έναν τρόπο οι κοσμολόγοι για να δοκιμάσουν πειραματικά αυτή την πρόβλεψη.
"Δεδομένου ότι πρόκειται για χωριστά σύμπαντα, εξ ορισμού, αυτό σημαίνει
ότι δεν μπορεί ποτέ να έχουν οποιαδήποτε επαφή μεταξύ τους. Οτιδήποτε συμβαίνει
εκεί πέρα δεν έχει αντίκτυπο σε εμάς", λέει ο Dodelson, του Εργαστηρίου Fermi και καθηγητής Αστρονομίας και Αστροφυσικής
στο Πανεπιστήμιο του Σικάγου.
Αλλά υπάρχει ένας τρόπος για να εξετάσουμε πειραματικά το κύρος του κοσμικού πληθωρισμού. Το
φαινόμενο εκείνο θα είχε δημιουργήσει δύο κατηγορίες διαταραχών. Στην πρώτη, οι διακυμάνσεις
στην πυκνότητα των σωματιδίων συμβαίνει συνεχώς σε όλο το σύμπαν,
και οι επιστήμονες τις έχουν ήδη παρατηρήσει.
"Συνήθως αυτές συμβαίνουν στην ατομική κλίμακα. Ποτέ δεν τις έχουμε
παρατηρήσει," διευκρινίζει ο Dodelson. Όμως, ο πληθωρισμός ακαριαία τέντωσε
αυτές τις διαταραχές σε κοσμικές διαστάσεις. "Αυτή η εικόνα λειτουργεί
στην πράξη.
Μπορούμε να υπολογίσουμε με τι θα έμοιαζαν εκείνες οι διαταραχές και έτσι αποδεικνύεται
ότι παράγουν γαλαξίες, τους οποίους σήμερα παρατηρούμε στο σύμπαν."
Η δεύτερη κατηγορία των διαταραχών θα είναι τα κύματα βαρύτητας- στρεβλώσεις
του χωροχρονικού ιστού. Τα Βαρυτικά κύματα κι αυτά επίσης απέκτησαν κοσμικές αναλογίες,
και ίσως να είναι ακόμα αρκετά ισχυρά ώστε να εντοπιστούν
με ευαίσθητα τηλεσκόπια συντονισμένα στη σωστή συχνότητα του φάσματος.
"Πρέπει να είμαστε σε θέση να τα δούμε εάν τα όργανα του Carlstrom είναι αρκετά ευαίσθητα,"
εξηγεί ο Dodelson.
Ο Carlstrom και οι συνεργάτες του έφτιαξαν ένα ειδικό όργανο, ένα πολωσίμετρο,
για την αναζήτηση των κυμάτων βαρύτητας. Το SPT λειτουργεί σε μήκη κύματος
κάτω του 1 χιλιοστού, μεταξύ των μικροκυμάτων και των
υπέρυθρων στο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα.
Οι κοσμολόγοι επίσης χρησιμοποιούν το τηλεσκόπιο SPT προς αναζήτηση
της μυστηριώδους σκοτεινής ενέργειας. Μια απωθητική δύναμη που αναγκάζει το σύμπαν
να τεντώνει και που κερδίζει τη μάχη ενάντια στην βαρύτητα, την ελκτική δύναμη που ασκείται
από όλη την ύλη. Η σκοτεινή ενέργεια είναι αόρατη, αλλά οι αστρονόμοι είναι σε
θέση να βλέπουν την επιρροή της πάνω στα σμήνη των γαλαξιών που σχηματίστηκαν
κατά τα τελευταία δισεκατομμύρια χρόνια.
Το SPT ανιχνεύει και το κοσμικό υπόβαθρο μικροκυμάτων (CMB), μια ακτινοβολία
- λείψανο
της Μεγάλης Έκρηξης. Οι κοσμολόγοι έχουν ήδη εξορύξει πάμπολλα δεδομένα
από την CMB, που αντιπροσωπεύουν τα τύμπανα και τις τρομπέτες της κοσμικής
συμφωνίας. Όμως τώρα η επιστημονική κοινότητα έχει ήδη τεντώσει τα αυτιά
της για τους
τόνους ενός ευαίσθητου οργάνου, δηλαδή των βαρυτικών κυμάτων, που
βρίσκονται στο υπόστρωμα της CMB.
|
