Il 17 marzo 2014, gli astronomi hanno annunciato una scoperta storica. Avendo lasciato un'impronta profonda nella radiazione di una reliquia, che permea l'intero Universo e fu creata all'alba dei tempi, le onde gravitazionali erano sotto osservazione diretta, dandoci l'opportunità di esaminare la natura stessa del periodo di inflazione, che implica una rapida crescita del nostro Universo immediatamente dopo il Big Bang.
La ricerca di ulteriori dati a favore della teoria dell'inflazione cosmica avrebbe dovuto essere una scoperta sufficiente, ma il fatto che gli astronomi hanno ora prove a favore dell'esistenza delle onde gravitazionali rende questo giorno di San Patrizio un giorno speciale per la cosmologia.
Immagine dell'universo "infantile". La mappa mostra le temperature di fondo delle microonde WMAP. Punti caldi - rosso e freddo - blu.
Quindi cosa sono le onde gravitazionali? Possono essere rappresentati come increspature nello spazio-tempo, che generano massicci movimenti del movimento attraverso lo spazio. Immagina di aver gettato la palla in piscina. Le increspature create colpendo la palla contro l'acqua si diffonderanno dal punto di impatto in diverse direzioni. Le onde gravitazionali agiscono allo stesso modo, ma, a differenza delle increspature sulla superficie dell'acqua, le onde gravitazionali si propagano alla velocità della luce attraverso lo spazio tridimensionale. L'equazione della teoria della relatività generale di Albert Einstein predisse la loro esistenza. Inoltre, ci sono state alcune osservazioni indirette di onde gravitazionali che scaricano l'energia orbitale dai sistemi stellari binari. Poiché siamo oggetti spazio-temporali, dobbiamo anche essere in grado di rilevare la loro presenza mentre attraversano lo spazio-tempo locale. Esperimenti multimilionari, come l'interferometro laser delle onde gravitazionali dell'osservatorio (LIGO) in Louisiana e Washington, sono stati costruiti per rilevare direttamente le onde gravitazionali che si propagano attraverso la Terra. Tuttavia, la loro scoperta ha finora dimostrato di essere illusoriamente illusoria.
The Big Bang Theory: la singolarità è un punto di partenza, seguito dall'espansione.
Il fondo cosmico a microonde o CMB è un famoso artefatto del big bang. Rappresentando "Echo" sulla creazione dell'Universo, queste piccole fluttuazioni di temperatura, che sono osservate al limite estremo dell'universo visibile, sono state studiate usando telescopi spaziali come la sonda di anisotropia a microonde Wilkinson della NASA (WMAP) e l'osservatorio di Planck in Europa. Questi osservatori misurano specialmente le perturbazioni a bassa temperatura (note come anisotropie) nella CMB e studiano le informazioni sulle condizioni immediatamente dopo il Big Bang e possono persino scoprire l'età dell'Universo. Il periodo di inflazione veloce presuppone che il nostro universo abbia espanso un miliardo di miliardi di volte in una frazione di secondo. Sorprendentemente, questo è un disturbo di dimensioni quantistiche che esisteva in quel momento, gonfiato durante la notte, e gli astronomi presumono che queste minuscole strutture possano essere osservate oggi, sotto forma di enormi disturbi gravitazionali. Ma prima di utilizzare il progetto BICEP2, gli scienziati hanno supposto che queste onde fossero troppo deboli per essere rilevate. Si scopre che si sbagliavano.
Possibili opzioni per la fine dell'universo
"Era come trovare un ago in un pagliaio, ma invece abbiamo trovato degli scarti", ha detto Clem Prike, responsabile del progetto BICEP2, dell'Università del Minnesota.
"Le implicazioni di questa scoperta sono sconvolgenti", ha detto il coordinatore del progetto Jamie Bock, un fisico del California Institute of Technology e del Jet Propulsion Laboratory (JPL). "Misuriamo il segnale che viene da tempo immemorabile."
Situato nelle aride condizioni atmosferiche dell'Antartide, BICEP2 ha una visione molto chiara dello spazio. Il dispositivo ha la capacità di misurare la polarizzazione di un segnale debole dalla radiazione di fondo. Sulla Terra, la luce del sole può diventare polarizzata se viene riflessa da uno specchio o quando viene filtrata utilizzando occhiali da sole polarizzati (riducendo così l'abbagliamento). Le radiazioni dell'antica radiazione relia possono anche diventare polarizzate e le onde gravitazionali hanno la capacità di manipolare la polarizzazione della radiazione incidente. Il tipo specifico di polarizzazione noto come "modalità di polarizzazione B" è ciò che BICEP2 stava cercando e ora, con un alto grado di certezza, gli astronomi l'hanno scoperto.
"Il modello di vortice della polarizzazione in modalità B è una firma unica delle onde gravitazionali", afferma Chao -Ling Guo, uno dei leader del progetto, della Stanford University e del National Accelerator Laboratory.
L'annuncio di oggi viene pubblicizzato come la "scoperta del secolo" e sebbene i due documenti che sono stati pubblicati oggi andranno solo in stampa, è sicuro che gli astronomi "hanno colpito il bersaglio". Questi risultati non solo confermano la teoria dell'inflazione cosmica e indicano la presenza di onde gravitazionali, ma possono essere associati a uno dei problemi più difficili della fisica quantistica moderna, ovvero, quale ruolo gioca la gravità nel mondo quantico.
