7 червня 2022 р.

Космологічні гравітаційні хвилі: новий підхід до питання Великого Вибуху

Спеціалізовані наземні обсерваторії виконують пошук космологічних гравітаційних хвиль (Cosmological Gravitational Waves, CGWs), що виникли під час космічної інфляції — періоду дуже швидкого розширення Всесвіту на самому початку його існування. Нові результати колаборації POLARBEAR (POLARization of the Background Radiation — Поляризація фонового випромінювання) дають змогу дослідникам майже вдвічі збільшити кількість надійних даних.

Згідно з сучасними космологічними уявленнями відразу після Великого Вибуху Всесвіт був дуже малим, щільним і гарячим. За 10^-35 секунд він розширився в 10³⁰ разів. Космологічні гравітаційні хвилі, що виникли тоді, можна виявити за поляризацією космічного мікрохвильового фону (Cosmic Microwave Background, CMB). Це випромінювання виникло невдовзі після Великого Вибуху. Науковці з POLARBEAR виконують спостереження за допомогою телескопа Хуан Чан, встановленого у пустелі Атакама на півночі Чилі.

Для аналізу даних, отриманих обсерваторією POLARBEAR, найважливішим фактором є надійність вимірювань. Космологічні гравітаційні хвилі «відповідають» лише за крихітну частину поляризаційного сигналу CMB, більш відомого як B-моди. Такий їх внесок в сукупний сигнал дуже важко виміряти.

Тепер науковці розробили новий алгоритм аналізу даних, спираючись на всі відомі інструментальні та фізичні невизначеності у процесі спостережень. «Це віха на довгому шляху до спостереження CGW. Новий підхід дозволяє нам досліджувати небо з безпрецедентною точністю, подвоївши кількість надійних даних, а отже, і доступної інформації. Це важливий крок для наукової спільноти, коли мають стати до ладу нові телескопи», — зазначають науковці.

Попереду велика робота з пошуку CGW. У 2023 р. стане до ладу система з трьох модернізованих телескопів POLARBEAR, відомих як масив Саймонса. Пізніше в цьому десятилітті має стартувати космічний апарат LiteBIRD. Він та розширена мережа наземних обсерваторій в пустелі Атакама і на Південному полюсі дозволять науковцям виконати 4-й етап цієї роботи.

Усі ці зусилля мають привести до вимірювання космологічних гравітаційних хвиль, а це надасть важливі підказки щодо природи досі таємничих космологічних компонентів — темної енергії та темної матерії.

За інф. з сайту https://phys.org