קוסמולוגים מהמכון הטכנולוגי בקליפורניה השתמשו בתצפיות שנמצאות בחזרה לתקופה הרחוקה של היקום כאשר אטומים התגבשו לראשונה כדי לאתר תנועות בין הזרעים שהולידו אשכולות גלקסיות. התוצאות החדשות מראות את תנועת החומר הקדמון בדרכו להיווצרות אשכולות גלקסיות ומצבי-על. התצפיות הושגו באמצעות מכשיר שגובהו באזור האנדים הצ'יליאנים הידוע בכינויו Imager Background Cosmic (CBI), והם מספקים אמון חדש ברמת הדיוק של המודל הסטנדרטי של היקום המוקדם בו התרחשה אינפלציה מהירה רגע לאחר המפץ הגדול .
המאפיין הרומנטי של תצפיות קיטוב אלה הוא בכך שהם חושפים ישירות את זרעי אשכולות הגלקסיה ואת תנועותיהם כאשר הם המשיכו ליצור את אשכולות הגלקסיות הראשונות.
על פי הדיווחים במהדורה המקוונת של Science Express, הפרופסור לאסטרונומיה של קלטק, והחוקר הראשי על פרויקט CBI, אנתוני רידד וצוותו, טוענים כי תוצאות הקיטוב החדשות מספקות תמיכה חזקה במודל הסטנדרטי של היקום כמקום בו חומר אפל ואנרגיה אפלה נפוצים הרבה יותר מחומר יומיומי כפי שאנו מכירים אותו, המהווה בעיה משמעותית לפיזיקה. מאמר נלווה המתאר תצפיות קיטוב מוקדמות עם CBI הוגש לכתב העת Astrophysical.
הרקע הקוסמי שנצפה על ידי ה- CBI מקורו בעידן 400,000 שנה בלבד לאחר המפץ הגדול ומספק שפע של מידע על טבע היקום. בתקופה נידחת זו לא התקיים אף אחד מהמבנים המוכרים של היקום - לא היו גלקסיות, כוכבים או כוכבי לכת. במקום זאת היו רק תנודות בצפיפות זעירה, ואלה היו הזרעים שמהם נוצרו גלקסיות וכוכבים תחת יד הכובד.
מכשירים לפני ה- CBI זיהו תנודות בקנה מידה זוויתי גדול, התואמות להמונים גדולים בהרבה מסביבות גלקסיות-על. הרזולוציה הגבוהה של ה- CBI אפשרה לראשונה בינואר 2000 את זרעי המבנים שאנו צופים סביבנו במגזין החלל.
היקום המתרחב התקרר וב 400,000 שנה אחרי המפץ הגדול הוא היה די מגניב כדי שהאלקטרונים והפרוטונים ישתלבו ליצירת אטומים. לפני הזמן הזה פוטונים לא יכלו לנסוע רחוק לפני שהתנגשו באלקטרון, והיקום היה כמו ערפל צפוף, אך בנקודה זו היקום הפך שקוף ומאז אותו זמן הפוטונים זרמו בחופשיות ברחבי היקום כדי להגיע לטלסקופים שלנו היום, 13.8 מיליארד שנה לאחר מכן. לפיכך, תצפיות על רקע המיקרוגל מספקות תמונת מצב של היקום כפי שהיה רק 400,000 שנה אחרי המפץ הגדול - הרבה לפני היווצרות הגלקסיות, הכוכבים והכוכבים הראשונים.
הנתונים החדשים נאספו על ידי ה- CBI בין ספטמבר 2002 למאי 2004, והם מכסים ארבע טלאי שמיים, המקיפים שטח כולל פי שלוש מאותו של הירח ומציגים פרטים נאים רק חלק קטן מגודל הירח. התוצאות החדשות מבוססות על מאפיין של אור הנקרא קיטוב. זהו מאפיין שניתן להדגים בקלות בעזרת זוג משקפי שמש מקטבים. אם מסתכלים על אור המשתקף מבריכה דרך משקפי שמש כאלה ואחר כך מסובב את משקפי השמש, רואים את האור המוחזר משתנה בבהירות. הסיבה לכך היא שהאור המוחזר מקוטב ומשקפי השמש המקטבים רק משדרים אור שקיטובם מיושר כראוי למשקפיים. CBI גם מוציא את האור הקוטב, והוא פרטי האור הזה שחושפים את תנועת זרעי אשכולות הגלקסיה.
בעוצמה הכוללת אנו רואים סדרת פסגות ועמקים, בהן הפסגות הינן הרמוניות עוקבות של "טון" בסיסי. בפליטה הקוטבית אנו רואים גם סדרה של פסגות ועמקים, אך הפסגות בפליטה הקוטבית חופפות את העמקים בעוצמה הכוללת, ולהיפך. במילים אחרות, הפליטה הקוטבית איננה עומדת במלואה בעוצמה הכוללת. מאפיין זה של פליטת הקוטב שאינו עולה בקנה אחד עם העוצמה הכוללת מצביע על כך שהפליטה הקוטבית נובעת מתנועת החומר.
הגילוי הראשון של פליטה מקוטבת על ידי אינטרפרומטר תואר זווית בקנה מידה (DASI), פרויקט אחותו של ה- CBI, בשנת 2002 סיפק עדויות דרמטיות לתנועה ביקום המוקדם, וכך גם המדידות שערכו בדיקת מיקרוסקופ האיסוטרופיה במיקרוגל (WMAP) בשנת 2003. תוצאות CBI שהוכרזו היום מגבירות משמעותית את הממצאים המוקדמים הללו על ידי הדגמה ישירה, ובמאזניים הקטנים המתאימים לאשכולות הגלקסיה, שהפליטה הקוטבית איננה עומדת עם האינטנסיביות הכוללת.
נתונים אחרים על קיטוב הרקע הקוסמי הקוסמי פורסמו רק לפני שבועיים על ידי צוות DASI, אשר שלוש שנות תוצאותיו מראים עדויות משכנעות נוספות לכך שהקיטוב אכן נובע מהרקע הקוסמי ואינו מזוהם מקרינה מדרך החלב. התוצאות של שני הפרויקטים האחות הללו משלימות אפוא זו את זו בצורה נהדרת, כמו גם כוונתם של Readhead וג'ון קרלסטרום, החוקר הראשי של DASI ושותף לעבודה בעיתון CBI, כאשר תכננו את שני הכלים הללו לפני עשור.
לדברי רידד, "לפיזיקה אין הסבר מספק לאנרגיה האפלה השולטת ביקום. בעיה זו מציגה את האתגר החמור ביותר לפיזיקה הבסיסית מאז המהפכות הקוונטיות והיחסות של לפני מאה שנה. ההצלחות של ניסויי הקיטוב הללו מעניקות ביטחון ביכולת שלנו לחקור פרטים נאים על הרקע הקוסמי הקוטב, שבסופו של דבר יזרוק אור על טבעה של אנרגיה אפלה זו. "
"הצלחת ניסויי הקיטוב הללו פתחה חלון חדש לבחינת היקום, אשר עשוי לאפשר לנו לחקור את היישומים הראשונים ליקום באמצעות תצפיות על גלי הכבידה מתקופת האינפלציה," אומר קרלסטרום.
הניתוח של נתוני ה- CBI מתבצע בשיתוף עם קבוצות במצפה הכוכבים הלאומי לאסטרונומיה (NRAO) ובמכון הקנדי לאסטרופיזיקה תיאורטית (CITA).
"זו באמת תקופה מרגשת במחקר קוסמולוגי, עם התכנסות מדהימה של תיאוריה והתבוננות, יקום מלא תעלומות כמו חומר אפל ואנרגיה אפלה, ומערך פנטסטי של טכנולוגיה חדשה - יש כאן פוטנציאל אדיר לתגליות מהותיות" אומר סטיב מאיירס מ- NRAO, חבר משותף וחבר מפתח בצוות CBI מראשיתו.
לדברי ריצ'רד בונד, מנהל CITA ושותף לעיתון, "כתאורטיקן בתחילת שנות השמונים, כשהראינו לראשונה כי גודל הקיטוב הרקע הקוסמי של מיקרוגל עשוי להיות גורם של מאה למטה לשלטון וריאציות הטמפרטורות של הרגע שהיו בעצמם מאמץ הרואי לגלות, נראה היה משאלת לב שאפילו בעתיד רחוק כלשהו ייחשפו איתותים דקים כאלה. עם גילוי קיטוב אלה, המבוקש הפך למציאות, בזכות ההתקדמות הטכנולוגית המדהימה בניסויים כמו CBI. הייתה זו הפריבילגיה שלנו ב- CITA להיות מעורבים באופן מלא כחברי צוות ה- CBI בחשיפת האותות הללו ובפירוש המשמעות הקוסמולוגית שלהם למה שנראה כמודל הסטנדרטי של התפתחות ומבנה קוסמי. "
השלב הבא עבור Readhead וצוות ה- CBI שלו יהיה לחדד את תצפיות הקיטוב הללו באופן משמעותי על ידי לקיחת נתונים רבים יותר, ולבחון האם פליטת הקוטב היא או אחרת לגמרי מתוך העוצמה הכוללת, במטרה למצוא כמה רמזים לטבע של החומר האפל והאנרגיה האפלה.
ה- CBI הוא מערך טלסקופ מיקרוגל הכולל 13 אנטנות נפרדות, כל אחת בקוטר של מטר וחצי ופועל בעשרה ערוצי תדרים, המוצבים בהופעה כך שכל המכשירים פועלים כסט של 780 אינטרפרומטרים. ה- CBI ממוקם בללנו דה צ'חננטור, רמה גבוהה בצ'ילה בגובה 16,800 רגל, מה שהופך אותו ללא ספק למכשיר המדעי המתוחכם ביותר ששימש אי פעם בגבהים כה גדולים. הטלסקופ כל כך גבוה, למעשה, שחברי הצוות המדעי חייבים כל אחד לשאת חמצן בבקבוקים כדי לבצע את העבודה.
שדרוג ה- CBI ליכולת הקיטוב נתמך על ידי מענק נדיב של מכון ההפעלה קוואלי, והפרויקט הוא גם המקבל אסיר תודה על המשך התמיכה של ברברה וסטנלי ראון ג'וניור. CBI נתמך גם על ידי הקרן הלאומית למדע, המכון הטכנולוגי בקליפורניה והמכון הקנדי למחקר מתקדם, וקיבל גם תמיכה נדיבה ממקסין ורונלד לינד, ססיל וסאלי דרינקארד, והמכון לקבלי לפיזיקה קוסמולוגית באוניברסיטת שיקגו.
בנוסף למדענים שהוזכרו לעיל, מאמר ה- Science Express של היום מורשה על ידי C. Contaldi ו- J. L. Sievers מ- CITA, J.K. קרטרייט וס 'פאדין, שניהם מקלטק ואוניברסיטת שיקגו; ב. ש. מייסון ומ. פוסיזלזסקי מה- NRAO; C. Achermann, P. Altamirano, L. Bronfman, S. Casassus, ו- J. May, כל אוניברסיטת צ'ילה; ג. דיקינסון, ג'. קובאץ ', ט. ג'. פירסון, ומ' רועה מקלטק; וו. הולזפלפל מאוניברסיטת ברקלי; א. מ. לייץ 'וסר פריק מאוניברסיטת שיקגו; ד. פוגוסיאן מאוניברסיטת טורונטו ואוניברסיטת אלברטה; ור 'בוסטוס, ר' ריבס וס 'טורס מאוניברסיטת קונצ'י, צ'ילה.
המקור המקורי: פרסום חדשות Caltech
