科学者たちは、宇宙マイクロ波背景放射 (CMB) と呼ばれる、ビッグバンから残った放射線に渦巻くパターンを発見しました。研究者は、これらの特定の渦または「Bモード」が従来の天体物理学に由来することを知っているため、観測自体は地球を揺るがすものではありませんが、この結果は、科学者がはるかに大きな賞に近づいていることを示唆しています:重力波によって生成されたBモードそれは幼児の宇宙に波及しました。その観察により、宇宙の最初の数分の1を直接覗き見ることができ、宇宙がどのように始まったかに光を当てる可能性があります.
ジョンズ・ホプキンズ大学 (メリーランド州ボルチモア) の宇宙学者、Charles Bennett 氏は次のように述べています。 「重力波信号にたどり着くことができるという希望的な兆候と考えています。」
1965 年に発見されて以来、CMB は宇宙論者にとって情報の源であることを証明してきました。 1992 年、NASA の宇宙背景探査機 (COBE) 探査機は、宇宙が膨張するにつれて冷却された放射のスペクトルを測定し、宇宙が 1 回のバーストで誕生した場合に予想される特性を持っていることを発見しました。 COBE はまた、空全体の CMB の温度の 100,000 分の 1 の変化を検出しました。これは、宇宙について多くのことを明らかにするでしょう。
2003 年までに、NASA のウィルキンソン マイクロ波異方性探査機 (WMAP) およびその他の実験は、これらの変動を統計的に研究し、宇宙が 5% の通常物質、24% の謎の暗黒物質 (重力が銀河を束縛している)、および 71 で構成されるモデルに適合することを発見しました。 % 奇妙な空間を引き伸ばす暗黒エネルギー。その標準的な宇宙モデルは、今年初めに欧州宇宙機関 (ESA) のプランク宇宙探査機によって強く確認されました。
しかし、CMB にはさらに多くの情報が用意されている可能性があります。標準的な宇宙論によれば、温度変化は生まれたばかりの宇宙の小さな量子ゆらぎを反映しています。これらの変動は、インフレーションとして知られる超光速の成長スパートで、宇宙がそのサイズを 60 倍以上に 2 倍にし、さらに 2 倍にしたとき、最初の数分の 1 で計り知れないサイズにまで吹き飛ばされました。重力に引き寄せられて、暗くて普通の物質がゆらぎの中に落ち着き、銀河に種をまきます。インフレも CMB に痕跡を残した可能性があります。
CMB 内のマイクロ波は、湖の表面から反射された光のように偏光することができます。空のパッチでは、ランダムな偏光パターンを 2 つの重ね合わせた成分に分離できます。偏光が右巻きまたは左巻きの渦巻きを形成する B モードと、そうでない E モードです。初期宇宙における物質の合体はEモードのみを生成することができますが、インフレーション中に波打つ重力波はBモードを生成するはずです.これらの「原始的な」B モードの強度は、インフレーション中の宇宙のエネルギー密度を明らかにし、それがどのように起こったかを説明するのに役立つはずです.
しかし、科学者はまず、あらゆる種類の B モードを検出する必要があります。それは、南極大陸の 10 メートルの皿である南極望遠鏡 (SPT) のチームが行ったことです。 Bモードは、銀河内からの「前景」放射から来るか、宇宙を満たす広大な物質の網からの重力がCMBのEモードのイメージを歪めたときに発生する可能性があります.その歪みは重力レンズ効果と呼ばれ、SPT はレンズ効果によって引き起こされる B モードを観測したと、カナダのモントリオールにあるマギル大学の天体物理学者であり、研究を説明する論文の筆頭著者である Duncan Hanson は言います。 arXiv プレプリント サーバー。
ハンソンと同僚は、宇宙の質量分布を推定するために、ESA のハーシェル宇宙望遠鏡からの宇宙赤外線放射の測定である外部入力から始めました。次に、空の特定のパッチにおける E モードの SPT 独自のマップへの影響を計算し、1 度未満のスケールでのレンズ効果による B モードを予測しました。このテンプレートを使用して、データ自体の B モードを引き出すことができました。その信号は、温度変化の 1/100 にすぎません。ハンソン氏は、CMB データのみを使用してレンズ効果の B モードを特定できるはずですが、「この最初の検出では非常に控えめにしようとしていたため、機器の影響に対する感度が最も低い分析を選択しました」と述べています。 P>
観測自体が非常に役立つ可能性があると、プリンストン大学の宇宙学者 David Spergel は言います。遠く離れた銀河や CMB の温度変化の画像のレンズ効果は、すでに宇宙の物質分布のプローブを提供しています。しかし、CMB の分極のレンズ効果は、その分布のさらに明確な調査になるはずだと彼は言います。
この結果はまた、科学者が重力波からの B モードにも近づいている可能性があることを示唆しています。これを行う 1 つの方法は、レンズ作用によって誘発された信号を差し引いて、信号が残っているかどうかを確認することです。より有望な方法は、より大きなスケールで渦巻きを探すことであり、そのスケールではレンズ効果のシグナルが弱くなるはずである、と Spergel は言う。 6件の地上および気球ベースの実験がそれを行うために競争しており、新しい結果は、それらがその目標でプランクを打ち負かす可能性があることを示唆しています. 「プランクのチームのメンバーと話していると、彼らがこれを非常に強く推進していることがわかります」と Spergel 氏は言います。 「足音が聞こえる」
プランクはBモードを探すようには設計されていないので、とにかくその発見をするのは難しいかもしれない、とベネットは言う.さらに、彼は、理論は原初のBモードがどれほど強いかを予測していないと指摘している.「インフレのシグナルがどれほど小さいかは本当にわからない.それでも、Bennett 氏によると、シグナルは予想よりもはるかに強い可能性があり、その場合、Planck がさらにデータをリリースする数か月後に現れる可能性があります.
