Τα αρχέγονα βαρυτικά κύματα παραμένουν «ασύλληπτα». Planck: gravitational waves remain elusive

Η περιοχή του ουρανού όπου υποτίθεται ότι είχαν εντοπιστεί ίχνη βαρυτικών κυμάτων. Despite earlier reports of a possible detection, a joint analysis of data from ESA’s Planck satellite and the ground-based BICEP2 and Keck Array experiments has found no conclusive evidence of primordial gravitational waves. This image shows a patch of the southern sky and is based on observations performed by ESA’s Planck satellite at microwave and sub-millimetre wavelengths. Credit: (ESA/Planck Collaboration. M.-A. Miville-Deschênes, CNRS – Institut d’Astrophysique Spatiale, Université Paris-XI, Orsay)

«Συγγνώμη λάθος», λένε τώρα οι ερευνητές που έγιναν πρωτοσέλιδο τον περασμένο Μάρτιο όταν ανακοίνωσαν ότι ανίχνευσαν αρχέγονα βαρυτικά κύματα. Το σήμα προερχόταν τελικά από την σκόνη που υπάρχει μέσα στον Γαλαξία μας, και όχι από τις πρώτες στιγμές μετά τη γέννηση του Σύμπαντος.

Ο ισχυρισμός αποσύρθηκε έπειτα από την ολοκλήρωση ανάλυσης που διήρκεσε έναν ολόκληρο χρόνο και συνέκρινε τα δεδομένα της επίμαχης μελέτης με παρατηρήσεις του ευρωπαϊκού διαστημικού τηλεσκοπίου Planck.

Τα κύματα

This artist’s impression shows how photons in the Cosmic Microwave Background (CMB, as detected by ESA’s Planck space telescope) are deflected by the gravitational lensing effect of massive cosmic structures as they travel across the Universe. Gravitational lensing creates tiny, additional distortions to the mottled pattern of the CMB temperature fluctuations. A small fraction of the CMB is polarised; one component of this polarised light, B-modes, have been given an additional signature by gravitational lensing. This imprint has been found for the first time by combining data from the ground-based South Pole Telescope and ESA’s Herschel space observatory. Credit: ESA and the Planck Collaboration

Τα βαρυτικά κύματα είναι θεωρητικές ρυτιδώσεις στο χωροχρόνο οι οποίες διαδίδονται σαν κύμα με την ταχύτητα του φωτός -ουσιαστικά συμπιέζουν το χώρο σε μία κατεύθυνση και τον τεντώνουν προς μια άλλη. Η ύπαρξή τους προβλέφθηκε τo 1916 από τον Άλμπερτ Άινσταϊν ως συνέπεια της Γενικής Σχετικότητας, μέχρι σήμερα όμως δεν έχει επιβεβαιωθεί.

Η επίμαχη μελέτη αφορούσε ένα ιδιαίτερο είδος βαρυτικών κυμάτων, τα οποία υπολογίζεται ότι εμφανίστηκαν κατά τη φάση του λεγόμενου πληθωρισμού: μια φάση που διήρκεσε μόλις 10-32 δευτερόλεπτα και ανάγκασε το Σύμπαν να διογκωθεί απότομα, πιο γρήγορα κι από την ταχύτητα του φωτός.

Η θεωρία του πληθωρισμού, η οποία προτάθηκε ως εξήγηση για την παρατηρούμενη ομοιογένεια του Σύμπαντος, είναι σήμερα αποδεκτή από τους περισσότερους κοσμολόγους και θεωρητικούς φυσικούς, παραμένει όμως αναπόδεικτη.

Οι παρατηρήσεις

Το σήμα προερχόταν τελικά από την σκόνη που υπάρχει μέσα στον Γαλαξία μας. BICEP's South Pole telescope targeted what the team hoped was a relatively clean part of the sky.

Το εξειδικευμένο τηλεσκόπιο Bicep 2 στην Ανταρκτική αναζήτησε ίχνη των αρχέγονων βαρυτικών κυμάτων στη λεγόμενη μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου (CMB) -το αρχαίο υπόλειμμα μιας λάμψης που γέμισε τα πάντα όταν το νεαρό Σύμπαν έγινε ξαφνικά διαφανές περίπου 380.000 χρόνια μετά τη γέννησή του (σήμερα έχει ηλικία περίπου 13,8 δισ. ετών).

Οι ερευνητές γνώριζαν ότι η σκόνη μέσα στον Γαλαξία εκπέμπει κι αυτή μικροκύματα που μπορούν να επηρεάσουν της μετρήσεις της ακτινοβολίας CBM. Έπρεπε λοιπόν να υπολογίσουν τη συμβολή της σκόνης στο σήμα και να την αφαιρέσουν από τις μετρήσεις. Για να το κάνουν αυτό χρησιμοποίησαν συνολικά έξι διαφορετικά μοντέλα, ένα από τα οποία βασίστηκε σε χάρτη της ακτινοβολίας CBM τον οποίο ολοκλήρωσε σχετικά πρόσφατα το ευρωπαϊκό διαστημικό τηλεσκόπιο Planck.

Τα δεδομένα του Planck δεν είχαν δημοσιευτεί ακόμα όταν συντασσόταν η μελέτη, οπότε οι ερευνητές προχώρησαν στην ανορθόδοξη κίνηση να αντιγράψουν τα δεδομένα από μια διαφάνεια που παρουσιάστηκε σε συνέδριο. H επίσημη δημοσίευση των αποτελεσμάτων του Planck επέτρεψε τελικά τη διασταύρωση των δεδομένων του BICEP.

Έπειτα από έναν χρόνο ανάλυσης, οι υπεύθυνοι του Planck στην ευρωπαϊκή διαστημική υπηρεσία ESA αναφέρουν ότι το επίμαχο σήμα προέρχεται αποκλειστικά από την ακτινοβολία που εκπέμπει η σκόνη του δικού μας γαλαξία. Και αυτό σημαίνει ότι τα βαρυτικά κύματα και ο κοσμικός πληθωρισμός παραμένουν αναπόδεικτα φαινόμενα.