Dagar som dessa gör att det är intressant att vara en astrofysiker. Å ena sidan är det tillkännagivandet av BICEP2 att den länge misstänkta teorin om en inflatorisk big bang faktiskt är sant. Det är den typen av upptäckt som gör att du vill ta tag i slumpmässiga människor från gatan och berätta för dem vad en fantastisk sak universum är. Å andra sidan är detta exakt den typ av ögonblick då vi ska vara lugna och skjuta tillbaka påståendena från ett forskarlag. Så låt oss ta ett djupt andetag och titta på vad vi vet och vad vi inte gör.
Först och främst, låt oss skingra några rykten. Denna senaste forskning är inte det första beviset på gravitationella vågor. Det första indirekta beviset för gravitationsvågor hittades i omloppsrörelsen av en binär pulsar av Russell Hulse och Joseph Taylor, för vilken de tilldelades Nobelpriset 1993. Detta nya verk är inte heller den första upptäckten av polarisering inom den kosmiska mikrovågsugnen bakgrund, eller till och med den första observationen av B-läge polarisering. Detta nya verk är spännande eftersom det hittar bevis på en specifik form av B-läge polarisering på grund av ursprunglig gravitationsvågor. Den typ av gravitationsvågor som bara skulle orsakas av inflation under de tidigaste ögonblicken av universum.
Det bör också noteras att det här nya arbetet ännu inte har granskats. Det kommer att vara, och det kommer sannolikt att passera, men tills det gör det borde vi vara lite försiktiga med resultaten. Även då måste dessa resultat verifieras med andra experiment. Till exempel ska data från Planck-rymdteleskopet kunna bekräfta dessa resultat under förutsättning att de är giltiga.
Som sagt, dessa nya resultat är verkligen, riktigt intressanta.
Vad teamet gjorde var att analysera vad som kallas B-läge polarisering inom den kosmiska mikrovågsbakgrunden (CMB). Ljusvågor oscillerar vinkelrätt mot deras rörelseriktning, liknande det som vattenvågor svänger upp och ner medan de reser längs vattenytan. Detta betyder att ljus kan ha en orientering. För ljus från CMB har denna orientering två lägen, kända som E och B. E-läget polarisering orsakas av temperaturfluktuationer i CMB och observerades först 2002 av DASI-interferometern.
Polariseringen av B-läget kan ske på två sätt. Det första sättet beror på gravitationslinsning. Den första beror på gravitationslinsning av E-läget. Den kosmiska mikrovågsbakgrunden vi ser idag har rest i mer än 13 miljarder år innan vi når oss. Längs sin resa har en del av det passerat tillräckligt nära galaxer och liknande för att gravitationslinsas. Denna gravitationslinsning vrider polarisationen lite och ger en del av den en B-läge polarisering. Denna typ observerades först i juli 2013. Det andra sättet beror på gravitationsvågor från universums tidiga inflationsperiod. När inflationsperioden inträffade producerade den gravitationella vågor i kosmisk skala. Precis som gravitationslinsningen ger B-läge polarisering, ger dessa primitiva gravitationsvågor en B-läge effekt. Upptäckten av primär våg B-läge polarisering är vad som tillkännagavs idag.
Inflation har föreslagits som ett skäl till varför den kosmiska mikrovågsbakgrunden är lika enhetlig som den är. Vi ser små svängningar i CMB, men inte stora varma eller kalla platser. Detta innebär att det tidiga universum måste ha varit tillräckligt litet för att temperaturer ska jämnas ut. Men CMB är så enhetligt att det observerbara universum måste ha varit mycket mindre än förutsagt av big bang. Men om universum upplevde en snabb ökning i storlek under sina tidiga ögonblick, skulle allt fungera. Det enda problemet var att vi inte hade några direkta bevis på inflationen.
Förutsatt att dessa nya resultat håller upp, gör vi det nu. Inte bara det, vi vet att inflationen var starkare än vi väntat oss. Gravitationsvågens styrka mäts i ett värde som kallas r, där större är starkare. Det visade sig att r = 0,2, vilket är mycket högre än förväntat. Baserat på tidigare resultat från Planck-teleskopet, förväntades det att r <0,11. Så det verkar vara lite spänning med tidigare fynd. Det finns sätt på vilket denna spänning kan lösas, men hur man ännu inte bestämmer.
Så detta arbete måste fortfarande vara peer review, och det måste bekräftas av andra experiment, och sedan måste spänningen mellan detta resultat och tidigare resultat lösas. Det finns fortfarande mycket att göra innan vi verkligen förstår inflationen. Men totalt sett är detta verkligen stora nyheter, kanske till och med värdefulla Nobelpris. Resultaten är så starka att det verkar ganska tydligt att vi har direkta bevis för kosmisk inflation, vilket är ett stort steg framåt. Före idag hade vi bara fysiska bevis tillbaka till när universum var ungefär en andra gammal, vid en tidpunkt då nukleosyntes inträffade. Med detta nya resultat kan vi nu undersöka universum när det var mindre än 10 biljoner biljoner biljoner av en sekund gammal.
Vilket är ganska fantastiskt när du tänker på det.
