Результаты эксперимента BICEP2 могут не только подтвердить существование гравитационных волн, но и доказать справедливость инфляционной теории

section class="box-today"

Сюжеты

Космос:

Зеленые человечки с метеоритов

Как битва советских конструкторов привела к созданию лучшего ракетного двигателя

/section section class="tags"

Теги

Космос

/section

Участники многолетнего астрофизического эксперимента BICEP2 на Южном полюсе Земли официально объявили, что им наконец удалось обнаружить неоспоримые доказательства существования реликтовых гравитационных волн.

На пресс-конференции, состоявшейся в понедельник 17 марта в американском Гарвард-Смитсоновском центре астрофизики, руководитель проекта профессор Джон Ковач рассказал, что при помощи микроволновых детекторов телескопа BICEP2 исследователи зафиксировали специфические сигналы, так называемые В-моды поляризации космического микроволнового фонового излучения. Это излучение, возникшее примерно через 380 тысяч лет после Большого взрыва, было открыто Робертом Уилсоном и Арно Пензиасом ровно полвека назад, в 1964 году. Именно наличие особых В-мод в структуре поляризации реликтового излучения, согласно современной космологической теории, является прямой «уликой», свидетельствующей о воздействии на это излучение первичных гравитационных волн, образовавшихся во Вселенной практически сразу после ее рождения.

Доказательство инфляции

Приглашенные на мероприятие маститые ученые-теоретики отмечали, что помимо долгожданного подтверждения существования реликтовых гравитационных волн, за которыми ученые охотились на протяжении нескольких десятилетий, новые экспериментальные данные стали важнейшим доводом в пользу справедливости основных постулатов влиятельной концепции раннего инфляционного расширения Вселенной.

Эта концепция, сформировавшаяся на рубеже 1970–1980-х (на Западе ее главным идеологом считается американец Алан Гут , однако ключевой вклад в ее создание внесли советские и экс-советские астрофизики Алексей Старобинский , Андрей Линде , Вячеслав Муханов , Валерий Рубаков и ряд других теоретиков), является амбициозной надстройкой над классической теорией Большого взрыва. Как полагают сторонники инфляционной космологической модели, Большой взрыв, который многие из нас привыкли считать точкой начала жизни нашей Вселенной, — это на самом деле момент фазового перехода вакуума из некоего первичного высокоэнергетического состояния в современное состояние с нулевой или очень близкой к нулю плотностью энергии. Причем вся эта колоссальная первичная энергия была почти полностью израсходована на построение различных форм и частиц материи, присутствующих в нынешней Вселенной.

figure class="banner-right"

figcaption class="cutline" Реклама /figcaption /figure

И, что самое существенное, был и очень короткий период до Большого взрыва, так называемая стадия инфляции, в ходе которой Вселенная под воздействием сверхвысокой энергии вакуума с огромной скоростью расширялась.

Инфляционная модель смогла успешно разрешить многие теоретические несостыковки классического сценария рождения и эволюции нашей Вселенной. Однако вплоть до самого последнего времени каких бы то ни было внятных экспериментальных данных, подкрепляющих теоретические расчеты, ученым получить не удавалось.

Основную надежду сторонники этой концепции связывали с открытием особого гравитационного фона, следов влияния на более позднее микроволновое фоновое излучение первичных гравитационных волн, образовавшихся в момент инфляционного расширения Вселенной.

Впервые гипотезу о существовании гравитационных волн высказал еще в 1916 году Альберт Эйнштейн . Согласно его общей теории относительности, деформирующие пространство-время гравитационные волны порождаются ускоренным движением массивных тел. И поскольку на стадии инфляции наша Вселенная испытала просто-таки чудовищную трансформацию (по расчетам теоретиков, за какие-то 10-35 секунд ее размеры увеличились более чем в 1030 раз!), этот процесс, если следовать постулатам инфляционистов, неизбежно должен был привести к возникновению мощнейших гравитационных волн, которые, в свою очередь, смогли оставить в микроволновом реликтовом излучении свои неповторимые отметины — те самые вихревые В-моды поляризации, наконец вроде бы найденные участниками последнего эксперимента BICEP2.

Пиррова победа

Поскольку для регистрации слабых сигналов, идущих из далекого космоса, необходимо предельно минимизировать различные фоновые эффекты, в качестве точек наземного наблюдения за реликтовым излучением были выбраны безлюдные, сухие и безоблачные районы (Антарктида и высокогорье Южной Америки).

Телескоп BICEP2 расположен на американской полярной станции Амундсен-Скотт рядом с Южным полюсом, на высоте около 3000 метров над уровнем моря, то есть практически в идеальном месте. Впрочем, помимо нескольких специализированных наземных телескопов аналогичные задачи решают и космические аппараты, самый известный из которых — европейская космическая обсерватория PLANCK, запущенная в мае 2009 года.

Представленные 17 марта группой Джона Ковача предварительные результаты, практически по единодушному мнению его коллег, выглядят весьма убедительно. Однако, по словам ведущего научного сотрудника Государственного астрономического института им. П. К. Штернберга Сергея Попова , «теперь нужно дождаться соответствующих результатов PLANCK. Замечу, что здесь была определенная гонка, и группа, работающая с BICEP2, очень спешила, чтобы успеть представить свои результаты до обнародования данных спутникового телескопа. Важно, что PLANCK сможет представить результаты наблюдений в большем масштабе, чем наземный BICEP. Кроме того, нужно дождаться, чтобы обработали свои результаты наблюдений другие наземные станции. Но, судя по существующим темпам работы, все это — дело лишь нескольких месяцев».