Op 17 maart 2014 kondigden astronomen een historische ontdekking aan. Na een diepe indruk achtergelaten te hebben in relikwie-straling, die het hele universum doordringt en aan het begin der tijden is ontstaan, werden de zwaartekrachtgolven onder directe observatie geplaatst, wat ons de mogelijkheid biedt om naar de aard van de inflatieperiode te kijken, wat een snelle groei van ons heelal onmiddellijk na de oerknal impliceert.
De zoektocht naar aanvullende gegevens ten gunste van de theorie van kosmische inflatie had een voldoende ontdekking moeten zijn geweest, maar het feit dat astronomen nu bewijs hebben voor het bestaan van gravitatiegolven maakt deze St. Patrick's Day een speciale dag voor kosmologie.
Afbeelding van het 'kinderlijke' universum. De kaart geeft de achtergrondtemperaturen van de WMAP-magnetron weer. Hotspots - rood en koud - blauw.
Dus wat is het, gravitatiegolven? Ze kunnen worden weergegeven als rimpelingen in ruimte-tijd, die enorme bewegingen van de beweging door de ruimte genereren. Stel je voor dat je de bal in het zwembad gooide. De rimpelingen die worden veroorzaakt door de bal tegen water te slaan, verspreiden zich vanaf het trefpunt in verschillende richtingen. Zwaartekrachtgolven gedragen zich op dezelfde manier, maar in tegenstelling tot rimpelingen op het oppervlak van water, zwaartekrachtsgolven zich voort met de snelheid van het licht door de driedimensionale ruimte. De vergelijking van de theorie van de algemene relativiteitstheorie door Albert Einstein voorspelde hun bestaan. Daarnaast waren er enkele indirecte waarnemingen van zwaartekrachtgolven die orbitaalenergie van binaire stellaire systemen spoelen. Omdat we ruimte-tijdobjecten zijn, moeten we ook in staat zijn om hun aanwezigheid te detecteren als ze door lokale ruimte-tijd gaan. Experimenten met miljoenen dollars, zoals de laserinterferometer van de zwaartekrachtgolven van het waarnemingscentrum (LIGO) in Louisiana en Washington, werden gebouwd om zwaartekrachtsgolven die zich door de aarde planten te detecteren. Hun ontdekking is tot nu toe echter onzinnig ongrijpbaar gebleken.
The Big Bang Theory: De singulariteit is een startpunt, gevolgd door expansie.
Kosmische microgolfachtergrond of CMB is een beroemd oerknaleffect. De 'Echo' vertegenwoordigt de creatie van het heelal en deze kleine temperatuurschommelingen, die worden waargenomen aan de verste rand van het zichtbare universum, werden bestudeerd met behulp van ruimtetelescopen zoals NASA Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) en het Planck Observatory in Europa. Deze observatoria meten speciaal kleine temperatuurverstoringen (bekend als anisotropieën) in de CMB en bestuderen informatie over de omstandigheden onmiddellijk na de oerknal en kunnen zelfs de ouderdom van het heelal achterhalen. De snelle inflatoire periode gaat ervan uit dat ons universum in één fractie van een miljard miljard miljard keer is uitgebreid. Verbazingwekkend genoeg was dit een kwantum-omvang verstoring die bestond in die tijd, opgeblazen gedurende de nacht, en astronomen nemen aan dat deze kleine structuren vandaag waargenomen kunnen worden, in de vorm van enorme zwaartekrachtstoornissen. Maar voordat het BICEP2-project werd gebruikt, gingen wetenschappers ervan uit dat deze golven te zwak zijn om te worden gedetecteerd. Het bleek dat ze verkeerd waren.
Mogelijke opties voor het einde van het universum
"Het was een manier om een speld in een hooiberg te vinden, maar in plaats daarvan vonden we schroot", zei BICEP2-projectmedewerker Clem Prike van de Universiteit van Minnesota.
"De implicaties van deze bevinding zijn verbijsterend", zei projectcoördinator Jamie Bock, een fysicus bij het California Institute of Technology en het Jet Propulsion Laboratory (JPL). "We meten het signaal dat sinds onheuglijke tijden komt."
Gelegen in de droge atmosferische omstandigheden van Antarctica, heeft BICEP2 een zeer duidelijk zicht op de ruimte. Het apparaat heeft de mogelijkheid om de polarisatie van een zwak signaal van de achtergrondstraling te meten. Op aarde kan zonlicht worden gepolariseerd als het wordt gereflecteerd door een spiegel of wanneer het wordt gefilterd met gepolariseerde zonnebrillen (waardoor schittering wordt verminderd). Straling van de oude overblijfselstraling kan ook gepolariseerd worden en zwaartekrachtgolven hebben het vermogen om de polarisatie van de invallende straling te manipuleren. Het specifieke type polarisatie dat bekend staat als "B-polarisatiemodus" is waar BICEP2 naar op zoek was. En nu, met een hoge mate van zekerheid, hebben astronomen het ontdekt.
"Het vortexpatroon van polarisatie in de B-modus is een unieke handtekening van zwaartekrachtgolven", zegt Chao -Ling Guo, een van de projectleiders, van Stanford University en het National Accelerator Laboratory.
De aankondiging van vandaag wordt aangeprezen als de "ontdekking van de eeuw" en hoewel de twee documenten die vandaag werden gepubliceerd alleen maar zullen worden gedrukt, kunnen we stellen dat astronomen "in de roos schieten". Deze resultaten bevestigen niet alleen de theorie van kosmische inflatie en duiden op de aanwezigheid van zwaartekrachtgolven, ze kunnen worden geassocieerd met een van de moeilijkste problemen in de moderne kwantumfysica, namelijk welke rol de zwaartekracht speelt in de kwantumwereld.
