Козмолози са Калифорнијског технолошког института користили су запажања која се враћају у далеку епоху свемира када су се атоми први пут формирали да би открили кретања међу семенима која су створила гроздове галаксија. Нови резултати показују кретање примордијалне материје на путу ка формирању галаксијских кластера и суперкластера. Проматрања су добијена инструментом високим у чилеанским Андама познатим као Козмички позадински имагер (ЦБИ), и пружају ново поуздање у тачност стандардног модела раног свемира у којем је нагло инфлација наступила накратко након Великог праска .
Новост ових поларизацијских опажања је та што они директно откривају семе галаксија и њихово кретање током формирања првих кластера галаксија.
Извештавајући у интернетском издању Сциенце Екпресса од 7. октобра, знанственом професору астрономије Цалтецх и главном истраживачу ЦБИ пројекта, Антхони Реадхеад и његов тим кажу да нови резултати поларизације пружају снажну подршку стандардном моделу универзума као месту у коме тамна материја и тамна енергија су много преовлађујући од свакодневне материје као што је знамо, што представља велики проблем за физику. Документ који прати опис раних поларизацијских опажања са ЦБИ-ом је поднет у Астрофизички часопис.
Космичка позадина коју је посматрао ЦБИ потиче из ере само 400.000 година након Великог праска и пружа мноштво информација о природи свемира. У овој удаљеној епохи није постојала ниједна позната структура свемира - није било галаксија, звезда или планета. Уместо тога, постојале су само мале флуктуације густине и то су семенке из којих су се галаксије и звезде формирале под руком гравитације.
Инструменти пре ЦБИ открили су колебање на великим угаоним размерама, што одговара маси много већој од суперкластера галаксија. Висока резолуција ЦБИ омогућила је да се семе структура које виђамо око нас у Магазину Спаце први пут посматрамо у јануару 2000. године.
Свемир који се шири охладио се и 400 000 година након Великог праска био је довољно цоол да су се електрони и протони могли комбиновати да формирају атоме. Прије тога фотони нису могли путовати далеко прије сударања с електроном, а универзум је био попут густе магле, али у овом је тренутку свемир постао транспарентан и од тада су фотони слободно струјали свемиром да би данас стигли до наших телескопа, 13,8 милијарди година касније. Тако посматрања микроталасне позадине дају снимак универзума, јер је прошло само 400.000 година након Великог праска - много пре формирања првих галаксија, звезда и планета.
Нове податке ЦБИ је прикупио између септембра 2002. и маја 2004. године и покривају четири небеска места, обухватајући укупну површину тристоструку већу од месеца и приказујући ситне детаље само делић величине месеца. Нови резултати заснивају се на својству светлости које се назива поларизација. Ово је својство које се може лако демонстрирати с пар поларизирајућих сунчаних наочала. Ако неко посматра светлост која се одбија од језерца кроз такве сунчане наочале, а затим ротира сунчане наочаре, види се како се одбија светлост која се разликује у јачини. То је зато што је одбијена светлост поларизована, а поларизирајуће сунчане наочале само преносе светлост чија је поларизација правилно усклађена са наочарима. ЦБИ такође извлачи поларизовану светлост, а детаљи те светлости откривају кретање семена галаксије.
У укупном интензитету видимо низ врхова и долина, на којима су врхови узастопна хармоника темељног „тона“. У поларизованој емисији такође видимо низ врхова и долина, али врхови поларизоване емисије коинцидирају с долинама у укупном интензитету и обрнуто. Другим речима, поларизована емисија је потпуно изван корака са укупним интензитетом. Ово својство поларизоване емисије није у корак са укупним интензитетом указује да поларизована емисија настаје услед кретања материјала.
Прва детекција поларизоване емисије помоћу ступњеваног интерферометра за степенасти угао (ДАСИ), сестрински пројекат ЦБИ, 2002. године пружила је драматичне доказе кретања у раном свемиру, као што су то учинила и мерења Вилкинсон микроталасном анизотропијском сондом (ВМАП) 2003. године ЦБИ резултати објављени данас значајно повећавају ова ранија открића директно показујући, и на малим скалама које одговарају галаксијским кластерима, да је поларизована емисија изван степена укупног интензитета.
Остале податке о поларизацији космичке микроталасне позадине објавио је пре само две недеље тим ДАСИ, чије три године резултата показују даље убедљиве доказе да је поларизација заиста последица космичке позадине и да није загађена зрачењем из Млечног пута. Резултати ова два сестринска пројекта се стога лепо надопуњују, као што је била намера Реадхеад-а и Јохна Царлстрома, главних истраживача ДАСИ-ја и коаутора за ЦБИ-јев рад, када су планирали ова два инструмента пре деценију.
Према Реадхеаду, „физика нема задовољавајуће објашњење за тамну енергију која доминира универзумом. Овај проблем представља најозбиљнији изазов за основну физику од квантне и релативистичке револуције пре једног века. Успеси ових поларизационих експеримената дају поверење у нашу способност да истражимо фине детаље поларизоване космичке позадине, што ће на крају бацити светлост на природу ове тамне енергије. "
„Успех ових експеримената са поларизацијом отворио је нови прозор за истраживање свемира, што нам може омогућити да истражимо прве инстанце универзума кроз посматрање гравитационих таласа из епохе инфлације“, каже Царлстром.
Анализа података ЦБИ проводи се у сарадњи с групама из Националног опсерваторија за радио астрономију (НРАО) и на Канадском институту за теоријску астрофизику (ЦИТА).
„Ово је заиста узбудљиво време у космолошким истраживањима, са изузетном конвергенцијом теорије и посматрања, универзум препун мистерија попут тамне материје и тамне енергије и фантастичног низа нове технологије - овде постоји огроман потенцијал за фундаментална открића“ каже Стеве Миерс из НРАО-а, коаутор и кључни члан ЦБИ тима од његовог оснивања.
Према Рицхарду Бонду, директору ЦИТА-е и коаутору рада, „Као теоретичар у раним осамдесетим, када смо први пут показали да ће величина козмичке микроталасне позадинске поларизације вероватно бити фактор стотине сила снаге од минутне варијације температуре које су и сами херојски настојали да открију, чинило се пожељним мислећи да ће се чак и у некој далекој будућности такви минутни сигнали открити. Овим поларизацијским детекцијама жељена је постала стварност захваљујући изванредном технолошком напретку у експериментима као што је ЦБИ. У ЦИТА-у је била наша привилегија да будемо у потпуности ангажовани као чланови ЦБИ тима у откривању ових сигнала и тумачењу њиховог космолошког значаја за оно што се појавило као стандардни модел формирања и еволуције космичке структуре. "
Сљедећи корак за Реадхеад и његов ЦБИ тим бит ће значајно побољшати ова поларизирана опажања узимајући више података и тестирати је ли поларизирана емисија потпуно изван корака са укупним интензитетом с циљем проналаска неких трагова природе тамне материје и тамне енергије.
ЦБИ је микроталасни телескопски низ који се састоји од 13 засебних антена, свака пречника око три стопе и раде у 10 фреквенцијских канала, постављених усклађено, тако да цели инструменти делују као скуп од 780 интерферометра. ЦБИ се налази на Ллано де Цхајнантору, високој висоравни у Чилеу, високој 16.800 стопа, што га чини далеко најсавременијим научним инструментом икад коришћеним на тако великим висинама. Телескоп је у ствари толико висок да чланови научног тима морају да носе кисеоник у боцама да би обављали посао.
Надоградња ЦБИ-ја на способност поларизације подржана је великодушном донацијом Оперативног института Кавли, а пројекат је такође захвалан прималац континуиране подршке Барбаре и Станлеија Равн-а. Калифорнијски технолошки институт и Канадски институт за напредна истраживања, а такође су добили великодушну подршку Макине и Роналда Линдеа, Цецила и Салли Дринквард, те Кавли института за космолошку физику на Универзитету у Чикагу.
Поред горе поменутих научника, данашњим часописом Сциенце Екпресс аутор је Ц. Цонталди и Ј. Л. Сиеверс са ЦИТА, Ј.К. Цартвригхт и С. Падин, оба из Цалтецх-а и Универзитета у Чикагу; Б. С. Масон и М. Поспиесзалски из НРАО-а; Ц. Ацхерманн, П. Алтамирано, Л. Бронфман, С. Цасассус и Ј. Маи са Универзитета у Чилеу; Ц. Дицкинсон, Ј. Ковач, Т. Ј. Пеарсон и М. Схепхерд оф Цалтецх; В. Холзапфел из УЦ Беркелеи; Е. М. Леитцх и Ц. Прике са Универзитета у Чикагу; Д. Погосиан са Универзитета у Торонту и Универзитета Алберта; и Р. Бустос, Р. Реевес и С. Торрес са Универзитета Цонцепци? н, Чиле.
Изворни извор: Цалтецх Невс Релеасе
