Big Bangs ekko kan afsløre universets skelet

Det

Dette computergenererede billede afslører universets 'skelet': stofets organisering i meget store skalaer (billedet viser en afstand på 300 millioner lysår på hver side). Forskere med POLARBEAR meddelte for nylig, at lys fra det tidlige univers kan hjælpe dem med at se dette skelet og storstilet fordeling af stof. (Billedkredit: The Virgo Consortium)



Forskere kan snart få et kig på universets skelet ved at se nærmere på det lys, der er tilbage fra Big Bang, som kan bruges til at afsløre tilstedeværelsen af ​​stof som stjerner, galakser, sorte huller og endnu større strukturer i det ellers tomme univers . Det er meget som en røntgen, der afslører knogler i en krop, men i kosmisk skala.



Røntgenmaskiner arbejder ved at skinne lys over et helt område og registrere, hvordan forskellige materialer reagerer. Lyset passerer gennem væv, men stoppes af knogler.

På lignende måde ønsker forskere med det internationale POLARBEAR -samarbejde at bruge et diffust lys, der fylder hvert hjørne af kosmos for at angive, hvor der er stof, og hvor der ikke er noget. POLARBEAR studerer kosmisk mikrobølge baggrund (CMB) - det overlevende lys fra spædbarnsuniverset, der normalt ses som en slags babybillede af kosmos. Forskere vurderer, at universet er omkring 13,8 milliarder år gammelt. [ Universets historie og struktur i billeder ]



'Vi bruger det lys, vi normalt har brugt til at måle frøene til universets struktur, til at måle hele træet,' sagde Adrian Lee, professor i fysik ved University of California Berkeley, og en ledende forsker med POLARBEAR. 'Men mekanismen [vi bruger] er ret anderledes. I stedet for at se på et babybillede, ser vi på forvrængningen af ​​babybilledet. '

Bøjning af kosmisk lys

Ligesom knoglerne i et skelet ikke er tilfældigt spredt i kroppen, massen i universet er ikke tilfældigt spredt gennem rummet. Kræfter som tyngdekraft driver organisationen af ​​stof, så stjerner grupperes i galakser; galakser flokkes sammen til galaksehobe; og på en endnu større skala tror forskere, at stof i universet er arrangeret i en struktur, der ligner et web, med store områder med tomhed mellem strenge af galaksegrupper.

Tyngdekraften af ​​massive genstande kan bøje lys. Lyset bevæger sig rundt om objektet som vand, der går rundt om en sten i en å. Denne bøjning forårsager en ændring i CMB, og POLARBEAR -forskere siger, at de nu har opdaget denne ændring.



Bøjning af lys af et massivt objekt kaldes gravitationslinser, og det ændrer en egenskab ved lyset kaldet polarisering. Når sollys reflekteres fra vandoverfladen, bliver det ofte polariseret. Polariserende solbriller kan blokere dette polariserede lys, men de blokerer ikke for sollys fra oven - ideelt til vandsportsfans.

CMB-lys, der ikke er blevet gravitationsmæssigt linset-som aldrig er stødt ind i nogen form for stof-har en såkaldt E-mode polarisering. Nye resultater fra samarbejdet viser, at forskerne kan opdage noget, der kaldes B-mode polarisering, hvilket betyder, at CMB er stødt på et massivt objekt på vej til Jorden.

POLARBEAR har kun lige demonstreret, at den kan opdage denne polarisering, men i sidste ende kunne den skabe en skitse af det store skelet inde i det universelle legeme.



Huan Tran -teleskopet, der ligger i Chile

Huan Tran -teleskopet, der ligger i Chiles Atacama -ørken, leder efter lys, der er tilovers fra big bang. Forskere med POLARBEAR -samarbejdet ønsker at bruge dette lys til at kortlægge materiens placering i universet.(Billedkredit: POLARBEAR -samarbejde)

Mørk energi og eksotiske drager

At se universets skelet-placeringen og strukturen af ​​alt stof-kunne fortælle forskere, om de har den rigtige idé om, hvordan stof i universet er arrangeret, og om der endnu er ukendte kræfter, der virker på det på særegne måder.

'Der er en eller anden mulighed [strukturen] vil ikke se sådan ud, som teoretikere forudsiger,' sagde Lee. '[POLARBEAR] kunne bekræfte, at universet handler, som vi tror, ​​det er; at der ikke er nogen eksotiske drager derude, der ændrer signalet. '

Den mest dominerende kraft i vores univers er mørk energi, men forskere ved meget lidt om det - kun at det får vores univers til at ekspandere som en ballon. De ved ikke, hvornår mørk energi startede denne ekspansion, men Lee sagde, at det ville have haft en effekt på, hvordan strukturer dannedes.

'Tyngdekraften vil trække strukturer sammen, men mørk energi vil trække dem fra hinanden,' sagde Lee. 'Hvis mørk energi begyndte at handle stærkere tidligt i universet, ville det undertrykke strukturdannelse, fordi [den mørke energi] ville rykke masser væk fra hinanden.' Lee sagde, at fremtidige data fra POLARBEAR kunne hjælpe med at identificere, hvornår mørk energi begyndte at skubbe universet fra hinanden.

Fleksibel BICEP2

Tidligere på året meddelte medlemmer af BICEP2 -samarbejdet, at de havde opdaget B-mode polarisering i CMB . Men det polarisationssignal kommer fra en anden kilde end den, der blev opdaget af POLARBEAR. BICEP2 -polarisationen kan komme fra gravitationsbølger,eller krusninger i rumtid, i det tidlige univers.

Påvisning af denne type B-mode polarisering ville indirekte demonstrere eksistensen af ​​gravitationsbølger , og deres tilstedeværelse i vores tidlige univers. Men efter BICEP2s meddelelse har observationer fra Planck -satellitten rejst spørgsmål om, hvorvidt resultaterne var forurenet af rumstøv.

Det er muligt, sagde Lee, at POLARBEAR i sidste ende kunne måle polarisering skabt af gravitationsbølger fra det oppustelige univers. Disse polarisationsmønstre er større på himlen end den polariserende linse, som POLARBEAR har målt, men som BICEP2 har vist, er de på nogle måder mere udfordrende at observere.

POLARBEARs observationer alene kan kun give et todimensionalt kort over sagen i universet. Men ved hjælp af andre teleskoper sagde Lee, at det ville være muligt at oprette et tredimensionelt kort og endda bestemme, hvornår strukturen dukkede op i universet.

'Hvis vi bruger andre data, hvis vi krydser korrelater, kunne vi se på stofets struktur i hele universets historie,' sagde Lee. 'Det er styrken ved alle datasætene sammen.'

Følg Calla Cofield @callacofield .Følg os @Spacedotcom , Facebook og Google+ . Original artikel om demokratija.eu .