KOZMIČKO ISPUHAVANJE

Studija vrijedna Nobela pretvorila se u prašinu

Inflacija svemir

Inflacija svemir

Izvor: Promo fotografije / Autor: NASA

Prošle godine u ožujku svjetska je znanstvena zajednica s velikim oduševljenjem dočekala rezultate istraživanja koji su ukazali na mogućnost da je tim američkih stručnjaka prvi put zabilježio gravitacijske valove i našao dokaze da je svemir u ranim trenucima nastanka u velikom prasku prošao kroz tzv. inflaciju, fazu naglog širenja brzinom većom od brzine svjetlosti

Neki su ovo otkriće ocijenili vrijednim Nobela i nazvali ga jednim od najvažnijih u 21. stoljeću, uz otkriće Higgsova bozona. Bilo je i najava da bi rezultati znanstvenicima trebali omogućiti da bolje razumiju nastanak svemira te da bi možda čak mogli pomoći da se pronađu rješenja za objedinjavanje svih teorija fizike u jednu jedinstvenu.

No budući da su za velike tvrdnje potrebni jaki dokazi, američki su stručnjaci bili oprezni u izražavanju optimizma. Iako su svoje analize pročešljavali godinama prije nego što su ih objavili, odmah su najavili da će ih pokušati dodatno potvrditi kroz druge eksperimente u suradnji s drugim timovima.

Što su obećali, to su i učinili. Nažalost, nova istraživanja, provedena suvremenijim instrumentima nisu potvrdila da njihovi rezultati potječu od velikog praska, već su pokazala da najvjerojatnije nastaju djelovanjem kozmičke prašine.

Što su znanstvenici mislili da su otkrili?

Što su znanstvenici tražili i zašto su mislili da su pronašli ono što su tražili, već smo detaljno izvijestili u tekstu 'Kozmolozi našli odgovore na najveća pitanja stvaranja!' Ukratko, brojni fizičari već desetljećima nastoje snimiti gravitacijske valove čije je postojanje najavio još Albert Einstein svojom općom teorijom relativnosti 1916. Teorija predviđa da bi, na sličan način kao što kretanje tijela kroz zrak stvara zvučne valove, a kretanje brodova kroz more morske valove, kretanje golemih masa u prostorvremenu trebalo stvarati nabore u prostorvremenu, odnosno gravitacijske valove. Budući da su njihove dimenzije milijunima puta manje od atoma, izuzetno ih je teško izravno registrirati. Znanstvenici su do danas uspjeli tek neizravno identificirati gravitacijske valove u sustavima golemih binarnih zvijezda koje se velikim brzinama okreću jedna oko druge. No gravitacijski valovi su trebali biti stvoreni i u velikom prasku. Kako se svemir u milijarditim djelićima prve sekunde nastanka širio izuzetno naglo, brzinom većom od brzine svjetlosti (to je moguće jer se ne kreće ništa kroz prostor brzinom većom od brzine svjetlosti, već se sam prostor tako brzo širi), minijaturni su se valovi trebali razvući do veličina koje se mogu zabilježiti suvremenim uređajima.

Kako se prepoznaju gravitacijski valovi?

U velikom prasku, osim gravitacijskih valova, nastalo je i tzv. kozmičko mikrovalno pozadinsko zračenje (CMB). Čim se svemir dovoljno ohladio da je postao proziran za širenje svjetlosti, oko 380.000 godina nakon stvaranja, CMB zračenje ispunilo je cijeli svemir. Ono i danas postoji kao jedno od svjedočanstava velikog praska. Budući da je oblik svjetlosti, ono izražava sva svojstva svjetlosti što uključuje i polarizaciju (vibriranje vala svjetlosti u jednoj ravni umjesto u mnogima podjednako). Za ilustraciju Zemljina atmosfera polarizira svjetlost pa fotografi često koriste polarizacijske filtre kada žele dobiti jasnije oblike oblaka ili boje neba. Gravitacijski valovi sabijaju svemir dok putuju kao što valovi zvuka sabijaju zrak. To sabijanje u kozmičkom mikrovalnom pozadinskom zračenju stvara poseban uzorak u polarizaciji nalik na petlje. Baš kao i svjetlost, gravitacijski valovi mogu biti lijevo i desno orijentirani. Uređaj BICEP2 snimio je upravo takve uzorke nalik na kovrče koji mogu biti znak djelovanja gravitacijskih valova (ilustracija dolje).

Petlje koje je zabilježio BICEP2 BICEP2 Collaboration

Petlje koje je zabilježio BICEP2 BICEP2 Collaboration

Izvor: Promo fotografije / Autor: BICEP2 Collaboration

Kako je došlo do zabune?

Nažalost, na CMB na sličan način kao gravitacijski valovi može djelovati prolazak zračenja kroz kozmičku prašinu čija zrnca rotiraju. Znanstvenici koji su radili na BICEP-u 2 toga su bili vrlo svjesni. Zbog toga su nebo promatrali izuzetno osjetljivim uređajima iznad Antarktike na kojoj je zrak posebno suh i rijedak. Svoje detektore usmjerili su u dio svemira u kojem je bilo najmanje takve prašine i najmanje mogućnosti da ona uzrokuje iste efekte kakvi su se očekivali od gravitacijskih valova.

No u vrijeme kada su provodili mjerenja između 2010. i 2012. nisu imali podatke o prašini koje je kasnije prikupio svemirski teleskop Planck koji je snimao mikrovalno zračenje na mnogo više frekvencija nego BICEP2. Uređajima Plancka mogli su se mnogo lakše iščitati karakteristični utjecaji prašine. Suparnička, europska ekipa teleskopa Planck pristala je prošlo ljeto provesti zajedničko istraživanje s timom BICEP-a 2. U cijelu analizu uključeni su i podaci nove generacije instrumenata na Antarktici koja je poznata kao Keck Array.

Združena analiza pokazala je da se signali koje je zabilježio BICEP2 ne mogu značajnije izdvojiti od signala koji dolaze od međuzvjezdane prašine. Drugim riječima znanstvenici su utvrdili da nije moguće sa sigurnošću utvrditi da je BICEP2 zabilježio gravitacijske valove nastale u velikom prasku.

'Naš zajednički rad pokazao je da otkriće B-modova (petlji) nije dovoljno robusno kada se uklone emisije galaktičke prašine', rekao je Jean-Loup Puget, glavni znanstvenik na Planckovom instrumentu HFI.

'Stoga, nažalost, nismo uspjeli potvrditi da je signal otisak kozmičke inflacije', dodao je.

Potraga se nastavlja

Ovim korakom unazad, kakvi se događaju u znanosti, potraga za gravitacijskim valovima nije obustavljena. Lekcije koje su naučili iz ovog slučaja isti tim, ali i brojni drugi znanstvenici pokušat će primijeniti u svojim istraživanjima na brojnim drugim instrumentima koji trenutačno tragaju za gravitacijskim valovima.

Stručnjaci koji rade na BICEP-u zapravo su i dalje u poziciji koja im daje najveće šanse da budu prvi koji će dokazati njihovo postojanje.

U znanosti su negativni rezultati, odnosno rezultati koji ruše teorije podjednako vrijedni i važni za otkrivanje stvarnosti kao i oni pozitivni. Ponekad su čak i važniji jer otvaraju vrata za nova razmišljanja i nove spoznaje. No u ovom slučaju očekuje se konačna potvrda postojanja gravitacijskih valova koja bi ujedno bila i zadnja potvrda predviđanja Einsteinove opće teorije relativnosti.

Pregled tjedna bez spama i reklama

Prijavi se na naš newsletter i u svoj inbox primaj tjedni pregled najvažnijih vijesti!