Συγκλονιστική ανακάλυψη από το Κέντρο Αστροφυσικής του Χάρβαρντ: πρώτη άμεση απόδειξη του «κοσμικού πληθωρισμού» και επιβεβαίωση της θεωρίας του Bing Bang για την προέλευση του Σύμπαντος

 Επιστήμονες που εργάζονταν σε ερευνητικό πρόγραμμα υπό την αιγίδα του Κέντρου Αστροφυσικής Σμιθσόνιαν του Χάρβαρντ ανακοίνωσαν ότι έχουν εξαιρετικά νέα στοιχεία που τεκμηριώνουν τη θεωρία του Big Bang για την προέλευση του Σύμπαντος.

Οι ερευνητές πιστεύουν ότι έχουν βρει το σήμα που είχε αφεθεί στον ουρανό από την υπερ-ταχεία επέκταση του διαστήματος που πρέπει να είχε πραγματοποιηθεί μέσα σε κλάσματα του δευτερολέπτου αφότου όλα άρχισαν να υπάρχουν.

 Αυτό πήρε τη μορφή μιας διακριτής περιστροφής στο αρχαιότερο φως που ανιχνεύτηκε με τηλεσκόπια.

Το έργο θα πρέπει να ελεγχθεί προσεκτικά, αλλά ήδη γίνεται λόγος για την απονομή ενός Νόμπελ.

«Αυτό είναι εντυπωσιακό», σχολίασε ο καθηγητής Marc Kamionkowski, από το Πανεπιστήμιο Johns Hopkins.

«Έχω δει την έρευνα. Τα επιχειρήματα είναι πειστικά, και οι επιστήμονες που συμμετέχουν είναι από τους πιο προσεκτικούς ανθρώπους που γνωρίζω», δήλωσε στο BBC.

Η ανακάλυψη ανακοινώθηκε από την αμερικανική ομάδα εργάζεται σε ένα πρόγραμμα γνωστό ως BICEP2.

Η επιστημονική ομάδα χρησιμοποίησε ένα τηλεσκόπιο στο Νότιο Πόλο για να κάνει λεπτομερείς παρατηρήσεις σ’ ένα μικρό κομμάτι του ουρανού.

Ο στόχος ήταν η προσπάθεια να βρεθεί  το υπόλειμμα ενός  δείκτη για τον κοσμικό «πληθωρισμό» - την ιδέα ότι ο κόσμος γνώρισε μια εκθετική έκρηξη ανάπτυξης κατά το πρώτο τρισεκατομμυριοστό του, του τρισεκατομμυριοστού του τρισεκατομμυριοστού του δευτερολέπτου!

Η Θεωρία υποστηρίζει ότι το “βρέφος” Σύμπαν εξελίχθηκε από κάτι αφάνταστα μικρό. Το διάστημα συνέχισε να επεκτείνεται σχεδόν 14 δισεκατομμύρια χρόνια από τότε.

Ο πληθωρισμός προτάθηκε για πρώτη φορά στις αρχές του 1980 για να εξηγήσει ορισμένες πτυχές της θεωρίας του Big Bang που φάνηκε να μην είναι αρκετά καλά δομημένες, όπως το γιατί το βαθύ διάστημα φαίνεται σε γενικές γραμμές το ίδιο σε όλες τις πλευρές του ουρανού. Ο ισχυρισμός ήταν ότι μια πολύ γρήγορη επέκταση νωρίς θα μπορούσε να εξομαλύνει τις τυχόν ανωμαλίες.

Αλλά η θεωρία του  πληθωρισμού στηρίχτηκε σε μια πολύ συγκεκριμένη πρόβλεψη - ότι αυτή θα πρέπει να συνδέεται με τα κύματα της βαρυτικής ενέργειας, καθώς και ότι οι κυματισμοί στον ιστό του διαστήματος θα άφηναν ένα ανεξίτηλο σημάδι στο αρχαιότερο φως στον ουρανό - το περίφημο Cosmic Microwave Background.

Η ομάδα BICEP2 λ υποστηρίζει ότι έχει επισημάνει αυτό το σήμα. Οι επιστήμονες το αποκαλούν B-mode πόλωση. Είναι μια χαρακτηριστική συστροφή στις κατευθυντήριες ιδιότητες του CMB. Μόνο τα βαρυτικά κύματα που κινήθηκαν μέσα στο Σύμπαν  κατά την πληθωριστική φάση θα μπορούσε να παράγει ένα τέτοιο δείκτη.

Μιλώντας στη συνέντευξη Τύπου για να ανακοινώσει τα αποτελέσματα, ο καθηγητής John Kovac του Κέντρου Αστροφυσικής Σμιθσόνιαν του Χάρβαρντ, και ηγέτης του προγράμματος BICEP2, είπε: "Αυτό ανοίγει ένα παράθυρο για αυτό που πιστεύουμε ότι είναι ένα νέο καθεστώς στη φυσική - τη φυσική του τι συνέβη στο πρώτο απίστευτα μικρό κλάσμα του δευτερολέπτου στο Σύμπαν."

 Έτσι, σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, σχεδόν πριν 14 δισεκατομμύρια χρόνια, το σύμπαν που ζούμε εξερράγη και οδηγήθηκε προς την ύπαρξή του, σε ένα εξαιρετικό γεγονός όπου ξεκίνησε το Big Bang. Στα πρώτα φευγαλέα κλάσματα του δευτερολέπτου, το σύμπαν επεκτάθηκε εκθετικά,  εκτεινόμενο πολύ πέρα από εκεί που μπορούν να δουν τα καλύτερα τηλεσκόπιά. Όλα αυτά, βέβαια, ήταν απλά μια θεωρία.

 Οι ερευνητές, λοιπόν, από τη συνεργασία BICEP2 ανακοίνωσαν σήμερα την πρώτη άμεση απόδειξη για αυτόν το κοσμικό πληθωρισμό. Τα στοιχεία τους αντιπροσωπεύουν, επίσης, τις πρώτες εικόνες των βαρυτικών κυμάτων, ή κυματισμών στο χωροχρόνο. Αυτά τα κύματα έχουν περιγραφεί ως «πρώτες δονήσεις του Big Bang." Τέλος, τα δεδομένα επιβεβαιώνουν μια βαθιά σύνδεση μεταξύ της κβαντικής μηχανικής και της γενικής σχετικότητας.

"Η ανίχνευση αυτού του σήματος είναι ένας από τους σημαντικότερους στόχους στην κοσμολογία σήμερα. Πολλή δουλειά από πολλούς ανθρώπους έχει οδηγήσει μέχρι αυτό το σημείο," είπε ο John Kovac.

Αυτά τα πρωτοποριακά αποτελέσματα προήλθαν από τις παρατηρήσεις από το τηλεσκόπιο BICEP2 της μικροκυματικής κοσμικής ακτινοβολίας  - μιας αμυδρής λάμψης που απέμεινε από το Big Bang. Μικροσκοπικές διακυμάνσεις σε αυτό το λυκόφως παρέχουν ενδείξεις για τις συνθήκες στις απαρχές του σύμπαντος. Για παράδειγμα, οι μικρές διαφορές στη θερμοκρασία κατά μήκος του ουρανού, που δείχνουν ότι μέρη του σύμπαντος ήταν πυκνότερα και τα οποία τελικά συμπυκνώθηκαν σε γαλαξίες και γαλαξιακά σμήνη.

Δεδομένου ότι το κοσμικό υπόβαθρο μικροκυμάτων είναι μια μορφή φωτός, εμφανίζει όλες τις ιδιότητες του φωτός, συμπεριλαμβανομένης της πόλωσης. Στη Γη, το ηλιακό φως διασπείρεται από την ατμόσφαιρα και πολώνεται. Στο διάστημα, το κοσμικό υπόβαθρο μικροκυμάτων ήταν διάσπαρτο σε άτομα και  ηλεκτρόνια και ήταν πάρα πολύ πολωμένο επίσης.

"Η ομάδα μας κυνηγούσε έναν ειδικό τύπο  πόλωσης που ονομάζεται« B-modes”, που αντιπροσωπεύει μια συστροφή ή ένα μοτίβο «μπούκλα στους πολωμένους προσανατολισμούς του αρχαίου φωτός», ανέφερε ο συν-επικεφαλής Jamie Bock (Caltech / JPL).

Η ομάδα εξέτασε χωρικές κλίμακες στον ουρανό που εκτείνονται περίπου από μία έως πέντε μοίρες (δύο έως δέκα φορές το πλάτος της πανσελήνου). Για να το πετύχει αυτό, ταξίδεψε στο Νότιο Πόλο για να επωφεληθεί από το κρύο, ξηρό, και σταθερό αέρα.

«Ο Νότιος Πόλος είναι ό,τι πιο κοντινό στο διάστημα και εξακολουθεί να είναι στο έδαφος", δήλωσε ο Κόβατς. «Είναι μία από τις ξηρότερες και καθαρότερες περιοχές στη Γη, ιδανική για την παρατήρηση των εξασθενημένων μικροκυμάτων από το Big Bang."

Οι ερευνητές ένιωσαν έκπληξη όταν ανίχνευσαν ένα σήμα πόλωσης B-mode πολύ ισχυρότερο από ό,τι πολλοί κοσμολόγοι περίμεναν. Η ομάδα ανέλυσε τα δεδομένα για περισσότερο από τρία χρόνια, σε μια προσπάθεια να αποκλείσει τυχόν λάθη. Προβληματίζονταν, επίσης, για το αν η σκόνη στο γαλαξία μας θα μπορούσε να παράγει την παρατηρούμενη συμπεριφορά, όμως τα στοιχεία έδειχναν ότι αυτό ήταν εξαιρετικά απίθανο.

"Ήταν σαν να ψάχναμε για μια βελόνα σε άχυρα, αλλά αντ 'αυτού βρήκαμε ένα λοστό», είπε ο συν-επικεφαλής, Clem Pryke (University of Minnesota).

Όταν του ζητήθηκε να σχολιάσει τις επιπτώσεις αυτής της ανακάλυψης, ο θεωρητικός Avi Loeb στο Χάρβαρντ, δήλωσε, «Το έργο αυτό προσφέρει νέες γνώσεις σχετικά με μερικές από τις πιο βασικές ερωτήσεις μας: Γιατί υπάρχουμε; Πώς ξεκίνησε το σύμπαν; Αυτά τα αποτελέσματα δεν είναι μόνο ένα καυτό όπλο για τον πληθωρισμό, μας λένε επίσης πότε συντελέστηκε ο πληθωρισμός και πόσο ισχυρή ήταν αυτή η διαδικασία."

Τα αποτελέσματα περιορίζουν επίσης την ενέργεια που εμπεριέχονταν - σε 10.000 τρισεκατομμύρια gigaelectronvolts. Αυτό είναι σύμφωνο με τις ιδέες για αυτό που είχε ονομαστεί Μεγάλη Ενοποιημένη Θεωρία, η σφαίρα όπου οι φυσικοί σωματιδίων θεωρούν ότι  τρεις από τις τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις στη φύση μπορεί να είναι ενωμένες.

Αλλά, με την συμμετοχή των βαρυτικών κυμάτων σε μια εποχή όπου τα κβαντικά φαινόμενα ήταν τόσο κυρίαρχα, οι επιστήμονες βελτιώνουν την προοπτική τους, ώστε να ενσωματώσουν την τέταρτη δύναμη - την ίδια τη βαρύτητα - σε μια Θεωρία των Πάντων. 

Συγκλονιστικές, λοιπόν, οι ανακοινώσεις της επιστημονικής ομάδας του Κέντρου Αστροφυσικής του Χάρβαρντ και του προγράμματος BICEP2, μας οδηγούν στα βαθύτερα και απώτερα μυστικά του Σύμπαντος, ανοίγοντας πρωτόγνωρους δρόμους για την επιστημονική γνώση.