Bildkredit: NSF
Astronomer från National Science Foundation och Caltech har skapat de mest detaljerade bilderna som någonsin gjorts av det äldsta ljuset som släppts ut av universum. Teamet använde Cosmic Background Imager, en mängd känsliga mikrovågsdetektorer i den chilenska öknen, för att samla ljus som hade rest 14 miljarder år för att nå jorden; det visar oss universum på bara 300 000 år gammal, precis som frön av materia hade börjat bildas och så småningom blev galaxer, stjärnor, planeter och oss.
Astronomer som arbetar från en avlägsen platå i den chilenska öknen har producerat de mest detaljerade bilderna som någonsin gjorts av det äldsta ljuset som släppts ut av universum, vilket ger oberoende bekräftelse av kontroversiella teorier om materiens och energins ursprung.
Genom att pressa gränserna för tillgänglig teknik upptäckte Cosmic Background Imager (CBI) finansierat av National Science Foundation (NSF) och California Institute of Technology (Caltech) små variationer i den kosmiska mikrovågsbakgrunden, strålningen som har rest till jorden under nästan 14 miljarder år. En karta över fluktuationerna visar de första tentativa frön av materia och energi som senare skulle utvecklas till kluster av hundratals galaxer.
Mätningarna ger också oberoende bevis för den lång debatterade teorin om inflation, som säger att universum genomgick en våldsam expansion i sina första mikromoment. Efter cirka 300 000 år kyldes det tillräckligt för att låta materiens frön bildas och blev "transparent", så att ljus kunde passera igenom. CBI observerade rester av den tidiga strålningen. Uppgifterna hjälper också forskare att lära sig mer om den avvisande kraften som kallas ”mörk energi” som verkar trotsa tyngdkraften och tvinga universum att accelerera i en allt högre takt.
"Detta är grundläggande forskning på sitt bästa och mest spännande," sade NSF-direktör Rita Colwell. ”Varje ny bild av det tidiga universum förfina vår modell för hur det hela började. Precis som universum växer och sprider sig fortsätter mänsklighetens kunskap om vårt eget ursprung att växa, tack vare den tekniska expertisen och patientens uthållighet av forskare som dessa. ”
"Vi har sett för första gången frön som gav upphov till galaxkluster och därmed sätter galaxbildningsteorierna på ett starkt observationsområde", säger teamledaren Anthony Readhead från Caltech. "Dessa unika observationer med hög upplösning ger en ny uppsättning kritiska tester av kosmologi och ger nya och oberoende bevis på att universum är plant och domineras av mörk materia och mörk energi."
Readhead, med Caltech-kollegorna Steve Padin och Timothy Pearson och andra från Kanada, Chile och USA, genererade de bästa mätningarna hittills av den kosmiska mikrovågsbakgrunden. Kosmisk mikrovågsbakgrund (CMB) är en post av de första fotonerna som rymde från det snabbt kylande, sammanförande universum ungefär 300 000 år efter den kosmiska explosionen känd som Big Bang som vanligen tros ha fött universum.
Data från CBI om temperaturfördelningar i CMB stöder en modifiering av Big Bang-teorin; att modifiering kallas inflationsteori. Inflationen säger att den heta plasman i det initiala universum genomgick en extrem och snabb expansion under sina första 10 -32 sekunder. Variationerna i temperatur mätt av CBI är så små som 10 miljoner delar av en grad.
Genom att plotta topparna för temperaturfördelning visade forskarna att de exakta CBI-uppgifterna helt överensstämmer med inflationen och bekräftar tidigare fynd från andra forskare. I april 2000 tillkännagav ett internationellt team av kosmologer under ledning av Caltechs Andrew Lange det första tvingande beviset att universum är platt - det vill säga att dess geometri är sådan att parallella linjer varken kommer att konvergera eller divergera. Langes team observerades med en annan frekvens än CBI, med en ballong i hög höjd som flög över Antarktis.
Sedan dess har två andra team - med oberoende metoder - avslöjat sina analyser av de mycket svaga variationerna i temperatur bland de kosmiska mikrovågorna. De fyra instrumenten har utfört exakta mätningar av parametrar som kosmologer länge har använt för att beskriva det tidiga universum. Varje uppsättning data har erbjudit nya ledtrådar i form av den embryonala plasma och har dragit forskare närmare de definitiva svaren. NSF har stött arbetet i alla fyra lagen och deras instrument, några av dem i mer än 15 år.
Fem artiklar om CBI-uppgifter lämnades idag till Astrophysical Journal för publicering.
CBI består av 13 interferometrar monterade på en plattform med en diameter på 6 meter och arbetar med frekvenser från 26 GHz till 36 GHz. Beläget i den torraste öknen i världen - Atacama - CBI drar nytta av den låga luftfuktigheten på en höjd av 5 080 meter (16 700 fot). NSF har stött CBI-forskningen sedan 1995. Nationella rådet för vetenskap och teknik i Chile tillhandahöll CBI-webbplatsen.
Originalkälla: NSF News Release
