Планка не знайдено гравітаційних хвиль

Незважаючи на всі чутки про можливе виявлення первинних гравітаційних хвиль, спільний аналіз даних з супутника Європейського космічного агентства та наземних експериментів BICEP2 та масиву Keck не надали ніяких доказів їх існування. Як ви знаєте, що Всесвіт почав близько 13.8 мільярдів років тому і перетворився з дуже спекотного, щільного і однорідного стану в багату і складну косметику галактик, зір і планет, які ми спостерігали сьогодні. Надзвичайно важливим джерелом інформації про історію Всесвіту є космічний мікрохвильовий фон (CMB), залишок світла, який з'явився лише 380 000 років після Великого вибуху.

Планк побачив цей фон через небо безпрецедентною точністю, і за останні кілька років ми дізналися багато про молодий Всесвіт. Але астрономи копають глибше в надії проходу ще далі назад в часі: вони шукають специфічний підпис космічної «інфляції» - короткий період прискореного розширення, через який, відповідно до теорії, Всесвіт пройшов у віці кількох найтонших дробів другого.



Цей образ показує патч неба, який Planck спостерігався в міліметрі і підмілліметрових довжин хвиль. Кольорова шкала відображає випромінювання пилу, що заповнює молочний шлях. Текстура, з іншого боку, являє собою спрямованість галактичного магнітного поля. На основі вимірювань напрямку поляризованого світла, що випускається пилом. Вибраний регіон відображає позицію невеликого патчу неба, що спостерігається науковцями на Південному полюсі, BICEP2 і масиву Keck, який запропонував можливість виявлення вигнутих B-модів.

Цей підпис повинен бути виданий з гравітаційних хвиль, крихітних порушень у тканині простору, що відбувався під час інфляційної фази, відповідно до астрономів. Звертаємо вашу увагу на те, що ці перетурбації повинні залишити відбиток на іншу особливість випромінювання CMB: його поляризація.

Коли світлові хвилі в'яжуться переважно в певному напрямку, ми скажемо, що світло поляризовано. Випромінювання КМБ поляризовано і показує складний візерунок по небі. Він складається з двох основних візерунків: круглих і радіальних (відомих як E-модів) і кучерявих (B-модів).

Різні явища у Всесвіті виробляють або E- або B-моду на різних кутових розмірах, і виявляти різні джерела вимагають надзвичайно чітких вимірювань. Це було B-модів, які могли виграти приз для виявлення інфляції молодого Всесвіту.

«Зважаючи на це унікальний рекорд наймолодшого Всесвіту є складним і захоплюючим, оскільки цей субтиліанський сигнал прихований за поляризацією CMB, який сам представляє лише кілька відсотків світу», – каже Ян Таубень, вчений проект Planck в Європейському космічному агентстві. Планк не тільки в цьому пошуку. На початку 2014 року чергова команда астрономів представила результати на основі спостережень поляризованої радіації КМБ на невеликій площі неба в 2010-2012 рр. з BICEP2, Південнопольським експериментом. Команда також використовувала попередні дані з іншого експерименту на Південному полюсі, телескопічний масив Keck.

І знайшли щось цікаве: фігурні B-моди в поляризації спостерігали в патчах неба кілька разів більше, ніж розмір повного місяця. Команда BICEP2 поставила цей факт на користь інтерпретації, що сигнал походить від початкових гравітаційних хвиль і викликало величезний резонанс у науковій громаді.

Тим не менш, є ще один суперник в цій грі, який може виробляти той же ефект: міжзоровий пил в нашій галактикі Moly Way.

(доб. 1)



Цей образ показує карту всього неба, виконаного Планком на дев'ять частотах протягом першого 15,5-місячного спостереження.

Молочний спосіб позбавляється сумішшю пилу і газу, а пил освітлює на однакових частотах, як і випромінювання СМБ, що істотно перешкоджає спостереження за старовинним космічним світлом. Надзвичайно ретельний аналіз необхідний для відокремлення космічного фонового світла. Важливо, що міжзоровий пил також випромінює поляризований світло, що впливає на поляризацію випромінювання CMB.

«Коли ми вперше виявили цей сигнал у наших даних, ми спираємось на моделі галактичної емісії пилу, доступні в часі», – каже Джон Ковас, головний слідчий BICEP2 від Гарвардського університету в США. Здавалося б показати, що область неба, обраного для наших спостережень, має пил з меншою поляризацією, ніж виявлений сигнал. Обидва наземні експерименти зібрані дані при однаковій частоті мікрохвильової печі, що робить його важко відокремити випромінювання молочного способу з фону.

Планк спостерігав небо на дев'ять каналах частоти і субміліметра, сім з яких також були оснащені полярними датчиками. При ретельному аналізі дані, що можуть бути відокремлені як необхідно.

Команда BICEP2 вибрала поле, де вони вважали, що викиди пилу повинні бути низькими, і таким чином інтерпретували сигнал, який повинен бути космологічне. Тим не менш, як тільки Планк малював поляризовану емісію галактичного пилу, стало зрозуміло, що його внесок може бути вище очікуваного.

Що більше, у вересні 2014 року Планка показала вперше, що поляризована пилова емісія переважає через небо, у порівнянні з сигналом, виявленим BICEP2, навіть у відносно чистому регіонах.

Таким чином, команда Planck і BICEP2 долучилися до сил, поєднуючи здатність супутника впоратися з передземельною зоною випромінювання (за рахунок спостереження за різними частотами) і більшої чутливості наземних експериментів при роботі з обмеженими ділянками неба, завдяки своїм більш потужним і сучасним технологіям. Після цього були доступні повнометражні дані Keck для 2012 та 2013 року.

«Ця колаборативна робота показала, що виявлення первинних B-модів не є обов’язковою при видаленні випромінювання з галактичного пилу», – коментує Жан-Луп Пугер, головний слідчитель приладу Planck HFI від Інституту Астрофізики в Орсі, Франція. На жаль, ми не змогли підтвердити, що цей сигнал є відображенням космічної інфляції. Ще одне джерело поляризацій Б-моде, яке вкорінено в ранньому Всесвіті, було виявлено в дослідженні, але на значно меншій кількості неба.

Цей сигнал, вперше виявлений в 2013 році, не є прямим ознакою інфляційної фази, але індукується космічною мережею масивних структур, що заповнює Всесвіт і змінює шлях фотонів CMB на шляху до нас.





Цей образ показує, як фотон космічного мікрохвильового фону (реліктове випромінювання) розкидані гравітаційними об'єктивами масивних космічних структур на їх шляху через всесвіт.

Цей ефект називається «гравітаційні об'єктиви», оскільки він виникає при масових об'єктах вигнути навколишнє простір і вигинають траєкторію світла, якщо він проходить через знезараження скла. Цей сигнал, виявлений спільно з Planck, BICEP2 і масив Keck, залишається найсильнішим. Але як для ознак інфляції питання залишається відкритим.

«При цьому ми не знайшли переконливих доказів первинного гравітаційного сигналу хвиль серед кращих доступних спостережень поляризації CMB на сьогоднішній день, це взагалі не згнічує інфляцію», – каже Рено Мандолесі, головний слідчитель LFI інструменту в Planca з університету Ферра в Італії. Спільне дослідження встановлено верхній ліміт на кількість гравітаційних хвиль від інфляції, які можуть бути сформовані в цей період, але недостатньо підтвердити його відповідно до даного аналізу.

"Цей аналіз показує, що кількість гравітаційних хвиль не може перевищувати половини зазначеного сигналу", - говорить Клем Прике, головний слідчий BICEP2 з Університету Міннесота. Новий верхній ліміт сигналу добре погоджується з верхнім лімітом, отриманим раніше з Планком на основі температурних коливань фонового випромінювання. Гальвістична хвиля сигналу все ще може бути там, а пошук неодмінно продовжить.

Джерело: hi-news.ru