Telltalmönster i kosmisk bakgrund

Identifierade polarisationsmönster kan hjälpa till att hitta signalen om kosmisk inflation

Huan Tran-teleskopet framför polarisationsmönstret med kosmisk bakgrund © POLARBEAR Samarbete
läsa högt

Kurvor i den kosmiska bakgrundsbelysningen: En internationell forskargrupp har återigen upptäckt polariseringsmönster i kosmisk bakgrundstrålning. Den här gången är det emellertid tydligt att dessa så kallade B-lägen inte är resultatet av kosmisk inflation, men har därefter dykt upp genom galaxkluster i förgrunden. Att känna exakt till dessa "interferenssignaler" öppnar nu en ny möjlighet att fortfarande hitta den svaga inflationssignalen.

I mars 2014 skapade forskare från BICEP2-experimentet en sensation: genom att använda teleskopet stationerat vid Sydpolen hade de upptäckt vissa mönster i polarisationen av den kosmiska bakgrundstrålningen. Dessa så kallade B-lägen bildar ett slags kurvmönster i svängningsriktningen för den extremt svaga mikrovågsstrålningen som fyller kosmos. Enligt populärteorin skapades dessa B-lägen av gravitationella vågor i det tidiga universum - och dessa betraktas som möjliga bevis på den kosmiska inflationen efter Big Bang.

Men bara några månader senare kom desillusioneringen: Mätningar av rymdteleskopet Planck väckte tvivel om det redan firade som en misstänkt Nobelprisupptäckt. Eftersom det fanns en del bevis för att B-lägena som observerades av BICEP2 inte var den längtan eftertraktade signalen från gravitationella vågor, men därefter dök upp när ljuset från bakgrundstrålningen passerade galaktiska kluster och damm i förgrunden.

Jämförelse av E- och B-polarisationssätt © University of California Berkeley

Förfalskat av sekundära effekter

"Bakgrundsstrålningen vi observerar förändras av sekundära effekter, " sade Adrian Lee från University of California i Berkeley och hans kollegor vid POLARBEAR-samarbetet. Förutom damm inkluderar detta huvudsakligen gravitationslinseffekten av storskaliga kosmiska strukturer. Dessa snedvrider temperaturen och polariseringen av bakgrundstrålningen och omvandlar en annan typ av polarisationsmönster, E-lägena, till B-lägen.

Men detta gör det extremt svårt att läsa av den svaga signalen för B-lägen som genereras av inflationen från dessa efterföljande förändringar. POLARBEAR-forskare har nu uppnått ett viktigt steg mot att dela de olika orsakerna till B-lägena från varandra. Med hjälp av Huan Tran-teleskopet i den chilenska Atacama-öknen visade de B-lägen i tre delar av himlen och kunde se från polarisationsmönstret, hur strukturer i förgrunden B-lägena med gravitationslinseffekten ver Hade förändrats. display

Viktigt steg för att bevisa inflationen

"Det här är första gången vi har visat att det är möjligt att isolera B-lägen som skapats genom gravitationslinsning", säger Lee. Med hjälp av deras mätningar är det möjligt att rekonstruera strukturerna genom vilka fotonerna från den kosmiska bakgrundstrålningen flyger innan de når jorden. Men om denna förgrundsförvrängning är känd, kan den dras ifrån polarisationsmönstret mätt till exempel av BICEP2 och signalen om kosmisk inflation om den finns, blir mätbar.

I vilket fall som helst utesluter inte forskarna i POLARBEAR-samarbetet att det med hjälp av BICEP2 och POLARBEAR fortfarande kan bevisas att vårt kosmos expanderade mycket snabbt och extremt i sin tidigaste början och att gravitationsvågorna Denna kosmiska inflation lämnade spår i universums första ljus. Om detta lyckas inom en nära framtid, skulle en viktig del av vår kosmologiska världssyn bekräftas. (Astrophysical Journal, i pressen, arXiv: 1403.2369)

(University of California Berkeley / San Diego, 23.10.2014 - NPO)