Sekitar 13.8 bilion tahun yang lalu, sebelum Big Bang, alam semesta yang penuh dengan galaksi yang kita kenal hari ini terkandung di dalam titik kecil, padat dan sangat panas. Tiba-tiba, ia mula berkembang pesat dengan cepat daripada kelajuan cahaya dalam letupan bencana. Alam semesta ini tumbuh dari saiz subatomik ke bola golf dalam sekurang-kurangnya sekurang-kurangnya satu detik.
Kandungan Terkait
- Mendengarkan Big Bang
- Bagaimana Dua Pigeon Membantu Para Ahli Saintifik Mengesahkan Teori Big Bang
- Apa Ahli Astronom Masih Menemui Mengenai Teori Big Bang
Segera perkembangan yang paling awal ini, yang dikenali sebagai inflasi kosmik, menjelaskan mengapa alam semesta adalah relatif seragam (galaksi yang dibentuk sebagai alam semesta yang disejukkan, misalnya, nampaknya tersebar secara merata sejauh teleskop dapat dilihat) dan juga menerangkan benih ketumpatan yang menimbulkan struktur alam semesta.
Ini cerita yang bagus, tetapi selama beberapa dekad selepas ahli fizik mencadangkannya, bukti kami telah dibatasi. Cara utama kami mempelajari Big Bang-radiasi pengsan yang tersisa dari letupan yang disebut latar belakang gelombang mikro kosmik (CMB) -dalam kira-kira 380, 000 tahun selepas itu, bukan pada masa itu sendiri.
Satu bukti penting baru muncul pagi ini, apabila sekumpulan saintis yang diketuai oleh astronomer John Kovac dari Pusat Harvard-Smithsonian untuk Astrophysics mengumumkan bahawa mereka telah menemui bukti tidak langsung tentang gangguan graviti gelombang kecil dalam bidang graviti alam semesta melepaskan semasa inflasi, satu pecahan kecil sesaat selepas Big Bang. Jika penemuan itu betul, gelombang berfungsi sebagai pengesahan inflasi.
"Inflasi adalah 'bang' dari Big Bang, " kata ahli fizik teori Alan Guth, yang mencadangkan teori inflasi kosmik pada tahun 1979. "Ini adalah mekanisme yang menyebabkan alam semesta memasuki masa ini perkembangan besar."
Beberapa ahli fizik yang tidak terlibat dalam penyelidikan mempunyai peluang untuk menilai data mentah, dan mereka bersetuju dengan analisis. "Ia sangat, sangat mungkin ini benar, " kata Avi Loeb, ahli fizik teori di Pusat Harvard-Smithsonian, sambil menyatakan bahawa para penyelidik menghabiskan tiga tahun menganalisa data untuk menghapuskan sebarang kemungkinan kesilapan.
Robert W. Wilson, yang berkongsi 1978 Hadiah Nobel dalam fizik untuk penemuan latar belakang mikrob kosmiknya, bersetuju, dan percaya bahawa jika disahkan, kerja itu hampir pasti mendapat Hadiah Nobel. Loeb mengatakan penemuan itu merupakan salah satu penemuan fizik yang paling penting dalam 15 tahun yang lalu-lebih besar daripada penemuan Higgs Boson.
Semasa inflasi, yang ditunjukkan jauh di sebelah kiri, alam semesta berkembang dengan banyak pesanan magnitud dalam saiz sesaat. (Imej melalui NASA) Kehadiran gelombang graviti yang dikesan-sering disebut sebagai "riak dalam kain ruang" - yang diramalkan oleh teori inflasi. Perubahan sebelum ini yang wujud dalam kekuatan graviti pada skala mikroskopik, kata Guth, akan diregangkan oleh inflasi, menghasilkan gelombang makroskopik.
Sifat sebenar gelombang bergantung pada masa yang tepat inflasi berlaku. "Pengesanan ini bukan hanya menunjukkan bahawa inflasi berlaku, " kata Loeb, "tetapi juga memberitahu kami apabila ia berlaku": 10 -34 (titik perpuluhan diikuti oleh 33 nol dan kemudian satu) saat selepas permulaan Big Bang.
Kumpulan penyelidikan, yang juga termasuk Clement Pryke dari University of Minnesota, Jamie Bock dari Caltech dan Chao-Lin Kuo dari Stanford, tidak menemui gelombang graviti sendiri, melainkan bukti tidak langsung dari mereka, dalam bentuk pola khas polarisasi yang disebabkan oleh gelombang dalam latar gelombang mikro kosmik. "Pasukan kami diburu untuk jenis polarisasi khas yang dipanggil B-mod, yang mewakili corak twisting atau curl dalam orientasi polarisasi cahaya kuno, " kata Bock dalam kenyataan akhbar.
Para penyelidik mengumpul data ini dengan menggunakan teleskop BICEP2, yang ditempatkan di Antartika, di mana gangguan udara sejuk dan kering dari atmosfera Bumi pada isyarat latar belakang gelombang mikro yang lemah. BICEP2 adalah salah satu daripada suite teleskop yang sama mencari tandatangan ini, yang dipanggil Keck Array. Terdapat juga Teleskop Kutub Selatan bersebelahan, yang melaporkan data yang menunjukkan kehadiran polarisasi B-mod di CMB pada musim panas lepas. Alat itu, bagaimanapun, tidak direka untuk mengesan polarisasi pada skala yang dihasilkan oleh gelombang graviti, oleh itu ia mungkin mengakibatkan daripada gangguan galaksi jauh yang dilalui CMB sebelum mencapai Bumi.
Teleskop BICEP-2 (pinggan putih di sebelah kanan), bersama-sama dengan Teleskop Kutub Selatan (di sebelah kiri). (Imej melalui Projek BICEP-2) Masih tidak sepenuhnya jelas bahawa pasukan BICEP2 telah mengesan polarisasi B-mod yang sebenarnya adalah bukti muktamad gelombang graviti. Pengesahan selanjutnya perlu diperoleh daripada data yang dikumpul oleh Planck Satellite Agensi Angkasa Eropah (yang mengamati latar belakang gelombang mikro kosmik pada sudut yang lebih luas), yang akan dikeluarkan pada penghujung musim panas.
Jika benar, penemuan itu akan pergi jauh untuk meratifikasi teori inflasi. "Kehadiran polarisasi ini, yang disebabkan oleh gelombang graviti, adalah perkara besar terakhir yang diramalkan oleh inflasi, " kata Wilson. "Ia memberi anda lebih yakin bahawa ini benar-benar senario yang betul."
Ia juga mencerminkan sesuatu yang benar-benar mengejutkan: bukti tertua yang kita ada sama sekali.
"Anda tidak boleh menggunakan latar belakang mikrob kosmik untuk mengetahui apa yang berlaku di alam semesta awal, " kata Loeb. Untuk 380, 000 tahun pertama, gelombang elektromagnetik yang membentuk CMB tidak boleh lulus bebas melalui ruang angkasa. "Sekiranya kita dapat melihat gelombang graviti, kita boleh kembali ke hampir pada mulanya."
