Jüngste Daten des Planck-Satelliten zeigten keine Gravitationswellen im kosmischen Mikrowellenhintergrund - das ursprüngliche „Echo“ des Urknalls, das vor etwa 14 Milliarden Jahren stattfand.
Dieses Ergebnis widerspricht dem berüchtigten BICEP2-Bericht über die Detektion von Gravitationswellen im März letzten Jahres - aber dies ist weder für die Gravitationswellen noch für die Inflationstheorie das Ende. Wir gehen davon aus, dass wir die Suche nach Gravitationswellen in den kommenden Monaten oder Jahren intensivieren werden.
Planck-Weltraumteleskop
Nachdem diese Woche Einzelheiten zu Plancks Beobachtungen veröffentlicht worden waren, konnte Discovery News mit dem Kosmologen Kendrick Smith vom Perimeter Institute for Theoretical Physics in Ontario, Kanada, sprechen, um herauszufinden, wie sich Plancks Daten auswirken und wie sich dies auf unseren Wunsch auswirken würde Was geschah, als das Universum geboren wurde?
Rückruf im März 2014, Forscher, die das BICEP2-Teleskop verwendeten, gaben eine sehr laute Aussage ab, dass sie einen Abdruck von Gravitationswellen in der ältesten Strahlung fanden, die in einem fernen Universum beobachtet wurde - einem kosmischen Mikrowellenhintergrund oder einfach einer Reliktstrahlung. Diese Strahlung ist ein Überbleibsel des Urknalls und stammt daher aus der Entstehung unseres Universums.
Kosmologen untersuchen die Reliktstrahlung und suchen nach einer Raum-Zeit-Kapsel - ein Merkmal, das in dieser Strahlung enthalten ist, die nach dem Urknall entstanden ist und daher ihre Struktur viel aussagt. "Wie das Universum geboren wurde, ist eine der größten Fragen, die Kosmologen zu beantworten versuchen", sagte Smith. "Es gibt verschiedene Theorien darüber, was kurz nach dem Urknall passiert ist ... Aber das Problem ist, dass wir keine einzige Theorie darüber haben. Wir haben mehrere davon!"
Obwohl Smith diese Woche nicht direkt an der gemeinsamen Veröffentlichung von BICEP2 / Planck beteiligt ist, ist er Mitglied der internationalen Zusammenarbeit von Planck.
Eine Theorie besagt, dass sich das Universum unmittelbar nach dem Urknall rasch ausdehnte. Eine Möglichkeit, diese Inflationsperiode zu bestätigen, besteht darin, in Reliktstrahlung eingefangene Gravitationswellen zu erfassen.
Vorläufige Karte des Universums, erstellt vom Planck-Weltraumteleskop
Das BICEP2-Spezialteleskop am Südpol wurde speziell für die Suche nach Polarisation in antiker Reliktstrahlung entwickelt, die auch als "B-Polarisationsmodus" bezeichnet wird. Wenn der B-Modus erkannt wird, ist dies ein Zeichen dafür, dass Gravitationswellen existieren, wodurch einige inflationäre Theorien des Universums bewiesen werden.
"Wenn diese Gravitationswellen im kosmischen Mikrowellenhintergrund erkannt werden, können wir die Physik des Urknalls einschränken", sagte Smith.
Spezialteleskop BICEP2 am Südpol Und das dachte sich das Team, als sie etwas auf einem kleinen Stück Himmel fanden. Es gab ein sehr starkes B-Mode-Signal, das (zu diesem Zeitpunkt) durch keine anderen Phänomene erklärt werden konnte.
"Im ersten Ergebnis von BICEP2 stellten sie fest, dass die B-Mode-Polarisation des CMB in etwa der Stärke des Gravitationswellensignals entsprach, die mit unseren Beobachtungen kompatibel wäre", fügte Smith hinzu.
Aber BICEP2-Forscher haben den Einfluss von magnetisiertem Staub, der unsere Galaxie füllt, unterschätzt.
Wenn wir eine Strahlung außerhalb der Milchstraße beobachten, müssen wir durch eine dünne Wolke aus interstellarem Staub schauen, und es kommt einfach so vor, dass dieser Staub auch B-Mode polarisierter Strahlung erzeugen kann. Um dieses Phänomen zu kompensieren, begann das Planck-Weltraumteleskop, das empfindlich auf Gravitationswellen und kosmischen Staub reagiert, eine magnetische Abdruckkarte von galaktischem Staub zu erstellen. Die Mission von Planck wurde 2013 abgeschlossen, aber die riesige Datenbank wird noch verarbeitet und interpretiert.
Im März letzten Jahres hatte das BICEP2-Team nur Zugriff auf die vorläufige Planck-Datenbank und kam daher zu dem Schluss, dass im BICEP2-Sichtfeld der Einfluss von galaktischem Staub minimal war und sie Reliktstrahlung im B-Signal-Modus entdeckten.
"Sie dachten, es sollten Gravitationswellen und nicht Staub sein, basierend auf einer Reihe von statischen Analysen, die hauptsächlich auf der Grundlage der ungefähren Staubemissionen in unserer Galaxie durchgeführt wurden", sagte Smith. Obwohl niemand in der kosmologischen Gemeinschaft die Tatsache bestritt, dass das BICEP2-Team den B-Polarisationsmodus tatsächlich entdeckte, argumentierten sie, dass zu wenig über galaktischen Staub und seinen Einfluss bekannt war.
Endgültige Karte des Universums
So teilte das gemeinsame Team von Wissenschaftlern Planck und BICEP2 in dieser Woche mit, dass in den Daten von BICEP2 keine Spuren von Gravitationswellen gefunden wurden. Mit anderen Worten, die Quelle der B-Polarisationsmode, die ursprünglich von BICEP2 detektiert wurde, ist Staub, keine Gravitationswelle.
Also was jetzt? Obwohl die Ankündigung im März verfrüht war, ist die Suche nach Gravitationswellen noch nicht abgeschlossen. Kosmologen sind jetzt mit einer umfassenden Staubkarte unserer Galaxie bewaffnet. Smith hofft, dass in den nächsten 5 Jahren umfangreiche Beobachtungen mit mehreren Frequenzen dazu beitragen werden, den schwer fassbaren B-Polarisationsmodus zu erkennen, der durch Gravitationswellen erzeugt wird.
