Universum tekkis ligikaudu 14 miljardit aastat tagasi nähtusest, mida nimetatakse Suureks Pauguks. Selle alghetkeil paisus kaduvväikse sekundi murdosa jooksul Universum eksponentsiaalselt, kaugele meie parimate teleskoopide vaateulatusest. Ilus lugu, ent kuni selle nädala alguseni katselise tõenduseta.
B-mood polarisatsioon taevalaotuses (pööriseid on nii parema- kui vasakukäelisi).
Esmaspäeval teatas Harvard-Smithsonian astrofüüsika keskus oma veebilehel ametlikus teadaandes, et on kosmilisele paisumisele (inflatsioonile) leidnud esimese otsese tõendi. Avastuse au kuulub BICEP2 nimega rahvusvahelise töörühma teadlastele. Lisaks Universumi paisumise teooria kinnitamisele tegid nad esimese pildi gravitatsioonilainetest ehk aegruumi lainetustest. Gravitatsioonilaineid on kirjeldatud kui Suure Paugu esimesi värinaid. Veelgi enam, avastus seob omavahel sügavuti kvantmehaanika ning üldrelatiivsusteooria.
„Nende kosmiliste signaalide tuvastamine on üks kaasaja kosmoloogia olulisemaid ülesandeid. Tuleb märkida, et avastuseni on viinud paljude inimeste aastatepikkune töö,“ ütles John Kovac, BICEP2 töörühma juhataja. Mõõtmised sooritati BICEP2 kosmilise taustkiirguse teleskoobiga, mis asub Amundsen-Scott polaarjaamas, otse Maa geograafilisel lõunapoolusel.
„Kui tahta Maal võimalikult kosmilisi tingimusi, siis lõunapoolus on selleks õige koht. Seal on püsivalt kuiv ja selge õhk,“ ütles Kovac. „Kosmilise mikrolaine-taustkiirguse püüdmiseks ideaalne paik.“ BICEP2 uuris taevast 2 kuni 4 ruumikraadi ulatuses (kahe kuni kümnekordne Kuu laius).
Kosmiline taustkiirgus on õrn kuma Universumi algusaegadest, mil kiirgus pääses ürgsest ainesupist läbi ning liikvele (Universum muutus „nähtavaks“, nimetatakse ka rekombinatsiooniajastuks). Selle kiirguse temperatuuri praegu vaadeldavad väikesed ruumilised ebaühtlused annavad informatsiooni varase Universumi tihedusjaotuse kohta. Mida külmem, seda hõredam. Intensiivsema kiirgusega kohad viitavad suuremõõduliste galaktikaparvede ning galaktikate superparvede tekkimisele. Väiksemate struktuuride tekkeloo uurimine nõuaks oluliselt täpsemaid mõõtmisi, mis pole veel võimalikud.
Et kosmiline taustkiirgus on valguse üks vorm, on sel ka kõik valguse omadused. Nende hulgas polarisatsioon, mis kirjeldab elektromagnetlaine võnkesuunda ning põhjustab hulgi huvitavaid füüsikalisi nähtusi. Ka Maale jõudnud päiksekiirgus on polariseeritud. Selle tingivad hajumisnähtused atmosfääris. Iseäranis avaldub valguse polarisatsioon peegeldumisel. Osad päikseprillid on varustatud polarisaatoritega, mis eemaldavad muidu ereda, näiteks veepinna peegelduse. Taustkiirguse polarisatsiooni põhjustas hajumine aatomitel ning elektronidel.
„Meie töörühm otsis erilist „magnetvälja-sarnast“ B-mood polarisatsiooni, milles on äratuntav Universumi algusajale viitav pööriselisus,“ ütles töörühma kaasjuht Jamie Bock.
Reliktkiirguse polarisatsiooni põhjustavad gravitatsioonilained. Nende levik tekitab ruumis ristsuunalisi kõverdumisi, mis jätavad taustkiirguse temperatuurikaardile mustrid. Mustrite pööriselisus on kiraalne, ehk kas „paremakäeline“ või „vasakukäeline“ (asümmeetria erivorm, mis on ka igapäevaelus suisa käegakatsutav – nimelt on inimese käed kiraalsed, neid ei saa teineteise peale projetseerida).
„Taustkiirguse polarisatsiooni B-mood pööriselisus on kindel gravitatsioonilainete jälg, eeskätt nende käelisuse tõttu. Tegime neist jälgedest esimeste teadlastena pildi,“ ütles töörühma kaasjuht Chao-Lin Kuo.
Avastajaile tuli üllatusena, et B-mood polarisatsiooni signaal oli tugevam mistahes teooria ennustatust. Seejuures analüüsiti andmeid vigade välistamiseks enam kui kolm aastat. Välistati variant, mille järgi oleks lainetuse põhjustanud meie kodugalaktika tolm.
„Meie töö on olnud heinakuhjast nõela otsimine. Leidsime aga suurema raudsõra,“ ütles töörühma kaasjuht Clem Pryke.
Harvardi ülikooli teoreetik Avi Leob kommenteeris avastuse mõju järgmiselt:“Saime teada uut meie põhilisemate küsimuste kohta: miks oleme olemas? Kuidas Universum alguse sai? Avastus on väga selge tõend paisuva Universumi teooriale. Veelgi enam, see ütleb suure täpsusega millal Suur Pauk juhtus ning kui võimas see oli.“
Allikas: Harvard-Smithsonian center for astrophysics
Palju täpsemalt saab gravitatsioonilainetest, B-moodist ning Universumi paisumisest lugeda siit: Cosmology.berkeley.edu
Kõigepealt kiidaks, et on tore, kui teadusuudiseid Eesti keelde tõlgitakse.
Kõigepealt lisaks viite BiCEP2-e joonistele: http://bicepkeck.org/ , mida võiks ka viidata, kuna seal on süngelt lahedad graafikud.
Kirjutaks mõned märkused, mis võib pärast parandamist minu poolest vabalt ka ära kustudada.
Nüüd siis mõned märkused:
1) “BICEP2 uuris taevast ühe kuni viie ruumikraadi ulatuses”
1-5 kraadi on siis see vahemik, millest otsiti polarisatsioonisignaali, st piltlikult otsiti B-polarisatsiooni “ringikesi” mille läbimõõt oleks 2-4. Üldiselt oligi BICEP. Parem oleks kasutada numbreid 2-4 (http://arxiv.org/pdf/1208.0638v1.pdf, täpsed arvud on seal kuskil 1.5-3.6). Otsimisala elik siis piirkonna, mida vaadeldi, suurus oli 800 ruutkraadi.
2) “Intensiivsema kiirgusega kohad viitavad galaktikate ning nende parvede tekkimisele ehk aine koondumisele.” – Reliktkiirguse häirituste skaala, millel kosmoloogias seda uuritakse vastab praegu pigem ainult galaktika parvede, superparvede skaalale ehk piirkondadele, kus miljardeid aastaid hiljem hakkasid tekkima nähtavad struktuurid. Üksikgalaktikate skaalale pole veel lähedale jõutud, see nõuaks oluliselt täpsemat reliktkiirguse mõõtmist, lahutusvõime senistel vaatlustel veel sinna väga ei küündi. Ära on seotud BAO ringide ~130 mpc skaala. Nende suuremate struktuuride sees loomulikult tekivad ka galaktikad, seega piisaks sõnastuse parandamisest.
3) “Ka gravitatsioonilained on polariseeritud” – Kustkohast see nüüd tuli? Mida öeldi on see, et gravilained põhjustavad ruumi kõverdumist, mis tekitab siis kindla kujuga häiritusi temperatuurikaardil, mis siis põhjustavad nö käelisust, mis siis tekitab reliktkiirguse B-tüüpi polarisatsiooni.
(hea ülevaade polarisatsioonist üldiselt natuke parem kui see Berkley sait, osad joonised on samad muidugi: http://background.uchicago.edu/~whu/polar/webversion/polar.html)
4) “Avastajaile tuli üllatusena, et B-mood polarisatsiooni signaal oli tugevam mistahes teooria ennustatust.” See r=0.2 on oluliselt tugevam, kui on enamikus mainstream inflatsiooniteooriates. On olemas ridamisi huivtavaid teooriate grupp, kus r=0.2 on ok on aksionite pada. üks artikkel näiteks:http://arxiv.org/abs/0808.0706
Teaduslikus (või ka populaarteaduslikus) tekstis ei tohiks sisalduda fraasi “seni vaid teooria”, sest teooria ongi looduse mõistmise kõrgeim tase teaduses. Juhul kui ideel ei ole eksperimentaalset kinnitust, siis on tegemist hüpoteesiga.
Plahvatus kolmemõõtmelise ruumi mingis punktis tekitab piirkonna, mille sees on “vaikus” . Sfäärilisel lainel on eesmine front, mille ees on vaikus ja tagumine (ühtlasi ka sisemine) front mille taga (sees) on vaikus. Plahvatus kahemõõtmelise ruumi punktis on matemaatiliselt ekvivalentne z-telje plahvatusega ja seega tagumist fronti ei teki. Iga vaatleja ja iga ajamomendi jaoks leidub z-teljel punkt, millest heli jõuab antud aja jooksul vaatlejani (äike nt.). Kui vee pinnal lained ei sumbuks, siis ei rahuneks vee pind pärast kivi vette viskamist mitte kunagi. Kui plahvatus kolmemõõtmelises ruumis ei tekitaks eelpool mainitud omadustega lainet, siis kõmiseks Sinimäed siiammani.
Kogu selle loo mõte on selles,et puudub igasugune võimalus mingeid maailmaruumis toimuvaid lainelisi protsesse, relikt kiirgust jms., seostada Suure Pauguga (vähemalt ajas ja ruumis piiratud pauguga).
@Peep
Suur Pauk (selle algus – kestab ju edasi) polnud mingi olemasolevas ruumis toimuv “plahvatus” – selle algusega tekkis aegruum (ja mateeria?). Lihtsuse mõttes võib öelda, et tekkisid ruum ja aeg (kuid eraldi nad eksisteerida ei saa) ning mateeria (vastupidises järjekorras). Aegruum peab kindlasti olema koos mateeriaga (aga vastupidi?). Musta augu mõiste (singulaarsus) muudab asjad keerulisemaks.
Peep, enne Suure Paugu teooriale vastuvaidlemist oleks mõistlik teooria põhimõtetega tutvuda.
@Klõbistaja
Suure Paugu teooria kohta ei ole mina öelnud sõnagi. Kogu jutt lainete levikust kahe ja kolmemõõtmelises ruumis kirjeldab seda asjaolu, et kolmemõõtmelises ruumis aeg, mille vältel on jälgitavad mingi protsessi poolt tekitatud lained, on samas suurusjärgus (ideaalsel juhul võrdne) selle protsessi kestusega ja ka kahemõõtmelises ruumis oleks see aeg piiramatu. Kui see ei oleks nii, ei oleks meil mingit raadio ja optilist sidet ja Novaja Zemlja kohal säraks siiani termotuuma päike. Seega, rääkidest suurest paugust, on rakendatud kahemõõtmelise maalimaruumi mudelit.
Siin peab rääkima Suure Paugu põhimudelist? Miks mõned arvavad ikka veel, et oli “plahvatus” mingis ruumipunktis – aine/mateeria lendas laiali? Mudel näitab aegruumi paisumist väga paljudes punktides korraga (see jätkub ka praegu). Inflatsiooniline paisumine tähendab seda, et siis toimus see valgusekiirust ületavalt. Väga paljudes punktides, kuid mitte lõputult paljudes? Ei tea. Aegruum ehk jaguneb kvantideks – kvantide mõju on diskreetne – lõpmatult palju siis pole?
Reliktkiirgus on Universumi esimene valgus. Need ürgfootonid vabanesid pärast footonplasma ajastu lõppu (kestis u 380 000 aastat pärast singulaarsusest väljumist), kui Universum jahtus ainest valguse lahutumise määrani. Kosmiline mikrolaineline taustkiirgus on meie ümber igal pool vägagi ühtlane… Nojah, kõik teemaga kursisolevad teavad seda kõike niigi, aga kastsu seda võhikule selgitada. 🙂