Teadlased rõõmustavad: universumi päritolu on taas natuke selgemaks saanud
Selle alghetkeil paisus kaduvväikse sekundi murdosa jooksul Universum eksponentsiaalselt, kaugele meie parimate teleskoopide vaateulatusest. Ilus lugu, ent kuni selle nädala alguseni vaid teooria, kirjutab Fyysika.ee.
Esmaspäeval teatas Harvard-Smithsoniani astrofüüsika keskus oma veebilehel ametlikus teadaandes, et on kosmilisele paisumisele (inflatsioonile) leidnud esimese otsese tõendi.
Avastuse au kuulub rahvusvahelise töörühma BICEP2 teadlastele. Lisaks Universumi paisumise teooria kinnitamisele tegid nad esimese pildi gravitatsioonilainetest ehk aegruumi lainetustest.
Gravitatsioonilaineid on kirjeldatud kui Suure Paugu esimesi värinaid. Veelgi enam, avastus seob omavahel sügavuti kvantmehaanika ning üldrelatiivsusteooria.
"Nende kosmiliste signaalide tuvastamine on üks kaasaja kosmoloogia olulisemaid ülesandeid. Tuleb märkida, et avastuseni on viinud paljude inimeste aastatepikkune töö," ütles John Kovac, BICEP2 töörühma juhataja.
Mõõtmised sooritati BICEP2 kosmilise taustkiirguse teleskoobiga, mis asub Amundsen-Scotti polaarjaamas, otse Maa geograafilisel lõunapoolusel.
"Kui tahta Maal võimalikult kosmilisi tingimusi, siis lõunapoolus on selleks õige koht. Seal on püsivalt kuiv ja selge õhk," ütles Kovac. "Kosmilise mikrolaine-taustkiirguse püüdmiseks ideaalne paik."
BICEP2 uuris taevast 2 kuni 4 ruumikraadi ulatuses (2-10-kordne Kuu laius).
Kosmiline taustkiirgus on õrn kuma Universumi algusaegadest, mil kiirgus pääses ürgsest ainesupist läbi ning liikvele (Universum muutus "nähtavaks", nimetatakse ka rekombinatsiooniajastuks).
Selle kiirguse temperatuuri praegu vaadeldavad väikesed ruumilised ebaühtlused annavad informatsiooni varase Universumi tihedusjaotuse kohta. Mida külmem, seda hõredam.
Intensiivsema kiirgusega kohad viitavad suuremõõduliste galaktikaparvede ning galaktikate superparvede tekkimisele. Väiksemate struktuuride tekkeloo uurimine nõuaks oluliselt täpsemaid mõõtmisi, mis pole veel võimalikud.
Et kosmiline taustkiirgus on valguse üks vorm, on sel ka kõik valguse omadused. Nende hulgas polarisatsioon, mis kirjeldab elektromagnetlaine võnkesuunda ning põhjustab hulgi huvitavaid füüsikalisi nähtusi.
Ka Maale jõudnud päiksekiirgus on polariseeritud. Selle tingivad hajumisnähtused atmosfääris. Iseäranis avaldub valguse polarisatsioon peegeldumisel. Osad päikseprillid on varustatud polarisaatoritega, mis eemaldavad muidu ereda, näiteks veepinna peegelduse.
Taustkiirguse polarisatsiooni põhjustas hajumine aatomitel ning elektronidel.
"Meie töörühm otsis erilist "magnetvälja-sarnast" polarisatsiooni B-mood, milles on äratuntav Universumi algusajale viitav pööriselisus," ütles töörühma kaasjuht Jamie Bock.
Reliktkiirguse polarisatsiooni põhjustavad gravitatsioonilained. Nende levik tekitab ruumis ristsuunalisi kõverdumisi, mis jätavad taustkiirguse temperatuurikaardile mustrid.
Mustrite pööriselisus on kiraalne, ehk kas "paremakäeline" või "vasakukäeline" (asümmeetria erivorm, mis on ka igapäevaelus suisa käegakatsutav – nimelt on inimese käed kiraalsed, neid ei saa teineteise peale projetseerida).
"Taustkiirguse polarisatsiooni B-mood pööriselisus on kindel gravitatsioonilainete jälg, eeskätt nende käelisuse tõttu. Tegime neist jälgedest esimeste teadlastena pildi," ütles töörühma kaasjuht Chao-Lin Kuo.
Avastajaile tuli üllatusena, et B-mood polarisatsiooni signaal oli tugevam mistahes teooria ennustatust. Seejuures analüüsiti andmeid vigade välistamiseks enam kui kolm aastat. Välistati variant, mille järgi oleks lainetuse põhjustanud meie kodugalaktika tolm.
"Meie töö on olnud heinakuhjast nõela otsimine. Leidsime aga suurema raudsõra," ütles töörühma kaasjuht Clem Pryke.
Harvardi ülikooli teoreetik Avi Leob kommenteeris avastuse mõju järgmiselt: "Saime teada uut meie põhilisemate küsimuste kohta: miks oleme olemas? Kuidas Universum alguse sai? Avastus on väga selge tõend paisuva Universumi teooriale. Veelgi enam, see ütleb suure täpsusega millal Suur Pauk juhtus ning kui võimas see oli."
Ülaloleval pildil: NASA väljastatud kuvand sellest, kuidas universum pärast Suurt Pauku areneb.
