Pomarszczony wszechświat

Są nimi ślady pozostałe po superszybkiej ekspansji wszechświata, która nastąpiła już w ułamku sekundy po tym, gdy zaczął istnieć. Ślady te przybrały formę charakterystycznej polaryzacji najstarszego światła, jakie zarejestrowały ziemskie teleskopy.

To, co dziś dostrzegli naukowcy, to skutek dawnego działania fal grawitacyjnych. Powstają wtedy, kiedy masywny obiekt przyspiesza, marszcząc tkankę czasoprzestrzeni. Fale grawitacyjne pojawiają się już w tzw. ogólnej teorii względności Einsteina, choć nigdy nie były bezpośrednio wykryte.

Dopiero odkrycie dokonane przez badaczy z amerykańskiego zespołu BICEP2 jest dowodem na ich istnienie. Badacze prowadzili szczegółowe obserwacje małego skrawka nieba. Używali niewielkiego teleskopu na biegunie południowym.

To, co uzyskali, jest najsilniejszym potwierdzeniem kosmicznej teorii inflacji, która mówi, że wszechświat rozszerzył się 100 bilionów bilionów razy szybciej niż mgnienie oka.

Charakterystyczne zawirowania światła okazały się bardziej widoczne, niż oczekiwali naukowcy. Modele sugerowały, że fale grawitacyjne z tej wczesnej epoki były bardzo słabe, więc mogły być nawet niewykrywalne.

– To absolutnie zadziwiające, że mamy rzeczywiste odkrycie – powiedział Clement Pryke, członek zespołu ?BICEP2 z Uniwersytetu Minnesoty. – Nie spodziewałem się tego. Myślałem, że musimy to sprawdzić, ponieważ tego wymaga uprawianie dobrej fizyki. Chcieliśmy udowodnić, że sygnał był tak słaby, że nie był wart dalszych starań. ?A zamiast tego, otrzymaliśmy bardzo wyraźny.

Zespół spędził trzy lata, wykluczając alternatywne wyjaśnienia tego, co zobaczył. Podejrzewano, że światło zakłócił pył w naszej Galaktyce lub z odległej galaktyki, a nawet błędy samego teleskopu. Ale w rezultacie weryfikacji naukowcy przekonują, że poziom ufności tych badań przekracza 5 sigma. Innymi słowy, szanse, że odebrany przez naukowców sygnał powstał przez przypadek, są mniejsze niż 1 na 3,5 mln.

– Implikacje tego odkrycia są oszałamiające – powiedział prof. Jamie Bock z California Instytute of Technology i Laboratorium Napędu Odrzutowego NASA (JPL), współkierujący zespołem badaczy. – Zmierzyliśmy sygnał, który pochodzi z zarania dziejów.

– To największe odkrycie tego stulecia – powiedział prof. Marc Kamionkowski z Johns Hopkins University. ?– Widziałem badania, argumenty są przekonujące, a naukowcy zaangażowani w nie są jednymi z najbardziej ostrożnych i konserwatywnych ludzi, których znam. Jeśli wyniki badań zostaną potwierdzone, będą zasługiwały na Nagrodę Nobla.

Celem projektu było znalezienie śladów inflacji – gwałtownego rozprzestrzenienia się wszechświata, który według obowiązującego w fizyce modelu rozpoczął się w niewyobrażalnie małym ułamku sekundy po Wielkim Wybuchu (10 do minus 40. potęgi). Gwałtowne pęcznienie wszechświata zakończyło się (10 do minus 30. potęgi sekundy po Wielkim Wybuchu), a nieprzejrzysty wszechświat dalej pęczniał, ale już znacznie wolniej, aż do momentu, gdy stał się przejrzysty ok. 380 tys. lat później.

Teoria inflacji zaproponowana w roku 1981 wyjaśniała nierównomierne rozłożenie materii we wszechświecie. Oprócz nieprzebytej przestrzeni, gdzie prawie nic nie ma, są przecież galaktyki, gwiazdy i planety.