במהלך העשור הבא, הקוסמולוגים ינסו להתבונן ברגעים הראשונים של היקום, בתקווה להוכיח תיאוריה פופולרית. הם יחפשו גלי כבידה חלשים במיוחד כדי למדוד אור קדמוני, יחפשו ראיות משכנעות לתיאוריית האינפלציה הקוסמית, שמציעה שתנודת צפיפות מיקרוסקופית אקראית במרקם החלל והזמן הולידה את היקום בגדול חם באנג לפני 13.7 מיליארד שנה. מכשיר חדש המכונה קוטב-מטר מחובר לטלסקופ הקוטב הדרומי (SPT), הפועל באורכי גל תת-צלעי, בין גלי מיקרו לאינפרא אדום בספקטרום האלקטרומגנטי. תיאוריית היחסות הכללית של איינשטיין מנבאת כי אינפלציה קוסמית צריכה לייצר את גלי הכבידה החלשים.
תיאוריית האינפלציה מציעה תקופה של התפשטות מהירה ואקספוננציאלית של היקום ברגעים הראשונים הראשונים שלה לפני ההתפשטות ההדרגתית של המפץ הגדול, שבמהלכה נשלטה צפיפות האנרגיה של היקום על ידי סוג קבוע של אנרגיה ואקום קוסמולוגית. הרקב לייצר את החומר והקרינה שממלאים את מגזין החלל.
בשנת 1979 הציע הפיזיקאי אלן גוט את תורת האינפלציה הקוסמית, החזויה גם את קיומה של מספר אינסופי של יקומים. למרבה הצער, לקוסמולוגים אין דרך לבדוק את התחזית המסוימת הזו.
"מכיוון שמדובר ביקומים נפרדים, בהגדרה פירוש הדבר שלעולם לא נוכל ליצור קשר איתם. שום דבר שקורה שם לא משפיע עלינו, "אמר סקוט דודלסון, מדען במעבדת המאיץ הלאומי של פרמי ופרופסור לאסטרונומיה ואסטרופיסיקה מאוניברסיטת שיקגו.
אך יש דרך לחקור את תקפות האינפלציה הקוסמית. התופעה הייתה מייצרת שתי שכבות של הפרעות. הראשון, תנודות בצפיפות החלקיקים התת אטומיים מתרחשים ברציפות ברחבי היקום, ומדענים כבר צפו בהם.
"בדרך כלל הם פשוט מתרחשים בסדר גודל אטומי. אנחנו אפילו לא שמים לב אליהם, "אמר דודלסון. אולם אינפלציה תמתח מייד את הפרעות הללו לממדים קוסמיים. "התמונה הזו למעשה עובדת. אנו יכולים לחשב כיצד נראות הפרעות הללו, ומתברר כי הן נכונות בדיוק לייצר את הגלקסיות שאנו רואים ביקום. "
המחלקה השנייה של הפרעות היא גלי הכובד - עיוותים אינשטייןסטיים במרחב ובזמן. גם גלי הכבידה יקודמו לממדים קוסמיים, אולי אפילו מספיק חזקים כדי שהקוסמולוגים יגלו אותם בעזרת טלסקופים רגישים המותאמים לתדר הנכון של קרינה אלקטרומגנטית.
אם הקוטר-מטר החדש רגיש מספיק, מדענים צריכים להיות מסוגלים לזהות את הגלים.
"אם אתה מזהה גלי כבידה, זה אומר לך המון על אינפלציה ליקום שלנו," אמר ג'ון קרלסטרום מאוניברסיטת שיקגו, שפיתח את המכשיר החדש. קרלסטרום אמר כי גילוי הגלים יפסול רעיונות מתחרים שונים למקור היקום. "יש פחות מכפי שהיה פעם, אבל הם לא חוזים שיש לך המפץ הגדול והקיצוני כל כך, תנודת הקוואנטים הזו, מלכתחילה," הוא אמר. הם גם לא היו מייצרים גלי כוח משיכה ברמות ניתנות לגילוי.
הדמיה בקישור זה מציגה את העיוותים במרחב ובזמן בסולם התת אטומי, תוצאה של תנודות קוונטיות המתרחשות ברציפות ברחבי היקום. בסיום הסימולציה, האינפלציה הקוסמית מתחילה למתוח את המרחב-זמן לממדים הקוסמיים של היקום.
קוסמולוגים משתמשים גם ב- SPT במסע שלהם כדי לפתור את תעלומת האנרגיה האפלה. כוח דוחה, אנרגיה אפלה מרחיק את היקום לגזרים ומציף את כוח הכובד, הכוח האטרקטיבי המופעל על ידי כל החומר.
אנרגיה אפלה אינה נראית, אך אסטרונומים מסוגלים לראות את השפעתה על מקבצי גלקסיות שהתגבשו במהלך מיליארד השנים האחרונות.
ה- SPT מזהה את קרינת הרקע הקוסמית (CMB), שקע המפץ הגדול. קוסמולוגים כרתו הון של נתונים מ- CMB המייצגים את התופים והקרניים הכוחניים של הסימפוניה הקוסמית. אך כעת אוזניה של הקהילה המדעית נשמעת לטונים של מכשיר עדין יותר - גלי כבידה - העומדים בבסיס ה- CMB.
"יש לנו מרכיבי המפתח האלה לתמונת היקום שלנו, אבל אנחנו באמת לא יודעים מה הפיזיקה מייצרת אף אחד מהם," אמר דודלסון על אינפלציה, אנרגיה אפלה וחומר אפל מסתורי לא פחות. "המטרה של העשור הבא היא לזהות את הפיזיקה."
מקור: אוניברסיטת שיקגו
