I det næste årti, en delikat måling af den primære lys kan give et overbevisende bevis for den populære kosmisk inflation teori, som antager, at en tilfældig, mikroskopiske tæthed udsving i strukturen af tid og rum gav liv til Universet i processen, og et varmt big Bang for omkring 13,7 milliarder år siden.
Blandt kosmologer, de svage signaler vil se til, at John Carlstrom, Professor Emeritus i astronomi og astrofysik ved University of Chicago. Karlstrom arbejder på South Pole Telescope (SPT) med et team af forskere fra ni institutioner i søgen efter bevis for oprindelsen og udviklingen af Universet.
Nu på dagsordenen — en test af teorien om kosmisk inflation med de mest stringente observationelle test for øjeblikket. Eksperimentet består i at detektere meget svag tyngdekraft bølger, som vil opstå i processen af kosmisk inflation, ifølge den Generelle relativitetsteori.
“Hvis du opdage tyngdekraften bølger, de vil fortælle dig mere om inflationen i vores Univers, siger Carlstrom. Dette vil også udelukke forskellige konkurrerende ideer om oprindelsen af Universet. — Nu er mindre, end det var, men de forudser, at i begyndelsen var ekstrem sex, hot big Bang, dette quantum udsving”. Også at de ikke producere gravitationsbølger på påviseligt niveau.
Carlstrom og hans kollega Scott Dodelson vil diskutere dette eksperiment med kosmologer den 16. februar på det årlige møde i American Association for advancement of science i Chicago. Blandt de fremtrædende forskere vil være der, Alan Guth fra Massachusetts Institute of technology. I 1979, Guth foreslået den kosmiske inflation teori, som også forudsagde eksistensen af et uendeligt antal universer. Desværre, for at teste denne forudsigelse, kosmologer ikke har mulighed for.
“Fordi de er adskilte universer, vi vil per definition aldrig komme i kontakt med dem. Så du behøver ikke ske for os, vil det ikke have nogen sammenhæng,” siger Dodelson, videnskabsmand Fermi National accelerator laboratory og Professor i astronomi og astrofysik, University of Chicago.
Men der er en måde at kontrollere gyldigheden af kosmisk inflation. Dette fænomen ville have produceret to klasser af forstyrrelser. For det første, udsving i tætheden af subatomare partikler, der sker løbende i hele Universet, og forskerne har allerede set dem.
“Som regel, de forekommer i atomar skala. Vi behøver ikke engang mærke til dem, siger Dodelson. Men inflationen kunne straks strække disse ændringer i den kosmiske proportioner. — Og det billede, der faktisk ser. Vi kan beregne, hvad der vil være lignende dem, forstyrrelser, og fandt, at de passer perfekt ind i produktionen af de galakser, som vi observerer i Universet”.
Den anden klasse af forstyrrelser ville være tyngdekraften bølger — Einstein forstyrrelser af rum-tid. Gravitationsbølger, der skal spredes ud i den kosmiske proportioner, der til tider være stærkt nok til, at kosmologer til at detektere dem med følsomme teleskoper, der er indstillet til den ønskede frekvens elektromagnetisk stråling”.
“Vi vil være i stand til at se dem, hvis de instrumenter, som er følsomme nok John,” siger Dodelson.
Carlstrom og hans kolleger er ved at opbygge et særligt instrument, et polarimeter, som en tilføjelse til SPT til søgning af gravitationelle bølger. SPT fungerer ved submillimeter-bølgelængder mellem mikrobølgeovn og infrarøde område af det elektromagnetiske spektrum.
Kosmologer også bruge SPT i søgen efter at løse mysteriet om mørk energi. Frastødende kraft, mørke energi, der skubber Universet, og overvinder tyngdekraften, tiltrækningskraft, at alt stof udøver. Mørk energi er usynlig, men astronomerne kan se dens indflydelse på klynger af galakser, der blev dannet i løbet af de sidste få milliarder år.
SPT registrerer den kosmiske mikrobølge baggrund (CMB), efterglød fra Big Bang. Kosmologer har fjernet en stor del af data fra den baggrundsstråling, som spiller den rolle, trommer og horn af den kosmiske Symfoni. Men nu er det videnskabelige samfund har skærpet hans ører til toner tyndere — tyngdekraft bølger.