Praful șterge dovezile pentru detectarea undelor gravitaționale

Patch of sky

Un semnal evaziv din zorii cosmosului este oficial încă evaziv.

Praful galactic reprezintă o mare parte din semnalul pe care cercetătorii l-au interpretat inițial ca valuri în spațiu-timp imprimate în prima lumină a universului, confirmă o nouă analiză. Studiul, realizat de echipa BICEP2 care a susținut descoperirea și oamenii de știință cu telescopul spațial Planck, anulează un rezultat care ar fi furnizat prima dovadă directă a inflației cosmologice, la un scurt moment după Big Bang, când universul a crescut rapid în dimensiune.

Noua analiză, anunțată de Agenția Spațială Europeană pe 30 ianuarie, nu înseamnă că teoria inflației este greșită sau că aceste ondulații primordiale, numite unde gravitaționale, nu există. De fapt, este posibil ca semnătura inflației să fie subtil încorporată în datele BICEP2. Dar, după ce au luat în considerare în mod corespunzător influența deranjantă a prafului, cercetătorii Planck și BICEP2 sunt de acord că nu există suficiente dovezi pentru a susține afirmația extraordinară inițială.

„Este perfect plauzibil că există unde gravitaționale primordiale”, spune Raphael Flauger, un cosmolog la Universitatea Carnegie Mellon din Pittsburgh. „Dar experimentele de acum nu sunt suficient de precise pentru a determina acest lucru.”

Analiza comună oferă cel mai recent și definitiv cuvânt despre o constatare care a atras un scepticism tot mai mare de când a fost anunțată în martie trecut. La acea vreme, cercetătorii BICEP2 au proclamat că telescopul lor de 26 de centimetri din Antarctica a detectat modele învolburate în alinierea undelor luminoase, cunoscute sub numele de fundal cosmic cu microunde sau CMB, care au fost emise la 380.000 de ani după Big Bang (SN: 4/5/14, str. 6). Aceste modele, au spus cercetătorii, au fost imprimate atunci când structura spațiului sa întins rapid în timpul erei inflației.

Din nefericire pentru echipa BICEP2, galaxia noastră Calea Lactee joacă un truc crud care imprimă luminii cu un model similar. Cioburile de carbon și siliciu din Calea Lactee emit lumină imprimată cu un vârtej care nu se poate distinge de semnătura undelor gravitaționale primordiale. În ciuda insistențelor oamenilor de știință de la BICEP2 că au explicat contribuția acestui praf, alți cercetători au publicat mai multe analize independente care pun sub semnul întrebării descoperirea (SN: 28/06/14, str. 20).

Căutând să-și consolideze rezultatul, echipa BICEP2 s-a alăturat oamenilor de știință de la Planck, care cartografiază CMB-ul cu o sensibilitate fără precedent, pentru a arunca o privire atentă asupra porțiunii de cer măsurată de BICEP2 și a unui alt scop numit Keck Array. În timp ce BICEP2 măsoară lumina la o singură frecvență, Planck captează un spectru mai larg, permițând oamenilor de știință să izoleze influența prafului, care emite de preferință lumină la anumite frecvențe. Sondajul detaliat a arătat că BICEP2 a subestimat efectul prafului galactic. Odată ce contribuția de la praf este îndepărtată, semnalul rămas este prea mic pentru a fi considerat o descoperire.

Joanna Dunkley, astrofizician la Universitatea din Oxford și coautor al noii analize, spune că cercetătorii BICEP2 nu au apreciat inițial incertitudinea contribuției prafului la măsurarea lor. Cifrele pe care le-au folosit, adaugă ea, „au fost considerate puțin prea mult ca adevărul Evangheliei”.

În ciuda dezamăgirii prăfuite, noul studiu lasă mult loc de agitare pentru experimentele viitoare pentru a descoperi dovezi ale inflației. Măsurarea inițială de către BICEP2 a unei variabile numită r, care compară undele gravitaționale și deviațiile densității materiei în CMB, a fost considerabil mai mare decât prevăd majoritatea teoriilor. Noul rezultat combinat Planck și BICEP2 împinge în jos r la o valoare maximă care este mai în concordanță cu cele mai simple teorii inflaționiste, spune Flauger. Asta înseamnă că orice unde gravitaționale primordiale va fi mai greu de detectat, dar dă și speranța că semnalul va străluci în cele din urmă pe măsură ce o armată de telescoape, inclusiv recent modernizate BICEP3 și Keck, vor diseca CMB. Alte experimente, inclusiv Telescopul de la Polul Sud, ACTPol și SPIDER, scanează, de asemenea, cerul. „Suntem încă încântați să căutăm asta”, spune Dunkley.