Κατά την επόμενη δεκαετία, οι κοσμολόγοι θα προσπαθήσουν να παρατηρήσουν τις πρώτες στιγμές του Σύμπαντος, ελπίζοντας να αποδείξουν μια δημοφιλή θεωρία. Θα αναζητούν εξαιρετικά αδύναμα κύματα βαρύτητας για τη μέτρηση του αρχέγονου φωτός, αναζητώντας πειστικά στοιχεία για τη θεωρία του κοσμικού πληθωρισμού, η οποία προτείνει ότι μια τυχαία, μικροσκοπική διακύμανση της πυκνότητας στον ιστό του χώρου και του χρόνου γέννησε το Σύμπαν σε ένα ζεστό μεγάλο χτύπησε περίπου 13,7 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Ένα νέο όργανο που ονομάζεται πολωσίμετρο προσαρτάται στο Τηλεσκόπιο Νότιου Πόλου (SPT), το οποίο λειτουργεί σε μήκη κύματος υπομετρικού μήκους, μεταξύ μικροκυμάτων και υπέρυθρων στο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα. Η θεωρία της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν προβλέπει ότι ο κοσμικός πληθωρισμός πρέπει να παράγει τα αδύναμα κύματα βαρύτητας.
Η θεωρία πληθωρισμού προτείνει μια περίοδο εξαιρετικά ταχείας και εκθετικής επέκτασης του Σύμπαντος κατά τις πρώτες στιγμές του πριν από τη σταδιακή επέκταση του Big Bang, κατά τη διάρκεια της οποίας η ενεργειακή πυκνότητα του σύμπαντος κυριαρχούσε από έναν κοσμολογικό σταθερό τύπο ενέργειας κενού που αργότερα αποσυντέθηκε για να παράγει την ύλη και την ακτινοβολία που γεμίζουν το Space Magazine.
Το 1979, ο φυσικός Alan Guth πρότεινε την Κοσμική Θεωρία πληθωρισμού, η οποία προβλέπει επίσης την ύπαρξη ενός άπειρου αριθμού κόσμων. Δυστυχώς, οι κοσμολόγοι δεν έχουν τρόπο να δοκιμάσουν τη συγκεκριμένη πρόβλεψη.
«Δεδομένου ότι αυτά είναι ξεχωριστά σύμπαντα, εξ ορισμού αυτό σημαίνει ότι δεν μπορούμε ποτέ να έχουμε καμία επαφή μαζί τους. Τίποτα που συμβαίνει δεν έχει καμία επίπτωση σε εμάς », δήλωσε ο Scott Dodelson, επιστήμονας στο Fermi National Accelerator Laboratory και καθηγητής Αστρονομίας & Αστροφυσικής στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο.
Υπάρχει όμως ένας τρόπος να διερευνηθεί η εγκυρότητα του κοσμικού πληθωρισμού. Το φαινόμενο θα είχε προκαλέσει δύο κατηγορίες διαταραχών. Το πρώτο, οι διακυμάνσεις στην πυκνότητα των υποατομικών σωματιδίων συμβαίνουν συνεχώς σε όλο το σύμπαν και οι επιστήμονες τα έχουν ήδη παρατηρήσει.
«Συνήθως πραγματοποιούνται μόνο στην ατομική κλίμακα. Ποτέ δεν τα παρατηρήσαμε », είπε ο Ντόντελσον. Αλλά ο πληθωρισμός θα τεντώσει στιγμιαία αυτές τις διαταραχές σε κοσμικές αναλογίες. «Αυτή η εικόνα λειτουργεί πραγματικά. Μπορούμε να υπολογίσουμε πώς θα πρέπει να μοιάζουν αυτές οι διαταραχές και αποδεικνύεται ότι έχουν δίκιο να παράγουν γαλαξίες που βλέπουμε στο σύμπαν. "
Η δεύτερη κατηγορία διαταραχών θα ήταν τα κύματα της βαρύτητας - οι παραμορφώσεις του Αϊνστάιν στο χώρο και το χρόνο. Τα κύματα βαρύτητας θα μπορούσαν επίσης να προωθηθούν σε κοσμικές αναλογίες, ίσως ακόμη και αρκετά ισχυρά ώστε οι κοσμολόγοι να τα ανιχνεύσουν με ευαίσθητα τηλεσκόπια συντονισμένα στην κατάλληλη συχνότητα ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας.
Εάν το νέο πολωσίμετρο είναι αρκετά ευαίσθητο, οι επιστήμονες θα πρέπει να μπορούν να ανιχνεύουν τα κύματα.
"Εάν εντοπίσετε κύματα βαρύτητας, σας λέει πολλά για τον πληθωρισμό για το σύμπαν μας", δήλωσε ο John Carlstrom από το Πανεπιστήμιο του Σικάγο, ο οποίος ανέπτυξε το νέο όργανο. Ο Carlstrom είπε ότι η ανίχνευση των κυμάτων θα αποκλείσει διάφορες ανταγωνιστικές ιδέες για την προέλευση του σύμπαντος. "Υπάρχουν λιγότερα από ό, τι υπήρχε, αλλά δεν προβλέπουν ότι έχετε ένα τόσο ακραίο, ζεστό big bang, αυτή την κβαντική διακύμανση, για αρχή", είπε. Ούτε θα παράγουν κύματα βαρύτητας σε ανιχνεύσιμα επίπεδα.
Μια προσομοίωση σε αυτόν τον σύνδεσμο απεικονίζει τις παραμορφώσεις στο διάστημα και το χρόνο στην υποατομική κλίμακα, το αποτέλεσμα των κβαντικών διακυμάνσεων που συμβαίνουν συνεχώς σε όλο το σύμπαν. Κοντά στο τέλος της προσομοίωσης, ο κοσμικός πληθωρισμός αρχίζει να τεντώνει τον χωροχρόνο στις κοσμικές αναλογίες του σύμπαντος.
Οι κοσμολόγοι χρησιμοποιούν επίσης το SPT στην προσπάθειά τους να λύσουν το μυστήριο της σκοτεινής ενέργειας. Μια απωθητική δύναμη, η σκοτεινή ενέργεια σπρώχνει το σύμπαν και ξεπερνά τη βαρύτητα, την ελκυστική δύναμη που ασκείται από όλη την ύλη.
Η σκοτεινή ενέργεια είναι αόρατη, αλλά οι αστρονόμοι μπορούν να δουν την επιρροή της στα σμήνη γαλαξιών που σχηματίστηκαν τα τελευταία δισεκατομμύρια χρόνια.
Το SPT ανιχνεύει την κοσμική ακτινοβολία φόντου μικροκυμάτων (CMB), τη μεταλαμπή της μεγάλης έκρηξης. Οι κοσμολόγοι έχουν εξορύξει μια πληθώρα δεδομένων από το CMB, τα οποία αντιπροσωπεύουν τα δυνατά τύμπανα και τα κέρατα της κοσμικής συμφωνίας. Αλλά τώρα η επιστημονική κοινότητα έχει τα αυτιά της να πιάνουν τους τόνους ενός πιο λεπτού οργάνου - βαρυτικών κυμάτων - που υποκρύπτουν το CMB.
«Έχουμε αυτά τα βασικά στοιχεία για την εικόνα μας για το σύμπαν, αλλά πραγματικά δεν ξέρουμε τι παράγει η φυσική από αυτά», δήλωσε ο Ντόντελσον για τον πληθωρισμό, τη σκοτεινή ενέργεια και την εξίσου μυστηριώδη σκοτεινή ύλη. «Ο στόχος της επόμενης δεκαετίας είναι ο προσδιορισμός της φυσικής.»
Πηγή: Πανεπιστήμιο του Σικάγο
