TREMORES DO BIG BANG: PRIMEIRA EVIDÊNCIA DIRETA DE INFLAÇÃO CÓSMICA

Quase 14 bilhões de anos, o universo em que vivemos expandiu em existência em um evento extraordinário que iniciou o Big Bang. Na primeira fração fugaz de um segundo, o universo se expandiu exponencialmente, que se estende muito além da visão dos nossos melhores telescópios. Tudo isso, é claro, era apenas teoria.

As ondas gravitacionais de inflação gerar um padrão de torção fraco, mas distinto na polarização da radiação cósmica de fundo, conhecido como "onda" ou padrão em modo-B. Para as variações de densidade que geram a maior parte da polarização do CMB, esta parte do padrão primordial é exactamente zero. Mostrado aqui é o padrão em modo-B real observado com o telescópio BICEP2, o que é consistente com o padrão previsto para as ondas gravitacionais primordiais. Os segmentos de linha mostram a força de polarização e orientação em pontos diferentes no céu. O sombreamento vermelho e azul mostra o grau de sentido horário e anti-horário torção deste padrão em modo-B.

As ondas gravitacionais de inflação geram um padrão de torção fraco, mas distinto na polarização da radiação cósmica de fundo, conhecido como “onda” ou padrão em modo-B. Para as variações de densidade que geram a maior parte da polarização do CMB, esta parte do padrão primordial é exatamente zero. Mostrado aqui é o padrão em modo-B real observado com o telescópio BICEP2, o que é consistente com o padrão previsto para as ondas gravitacionais primordiais. Os segmentos de linha mostram a força de polarização e orientação em pontos diferentes no céu. O sombreamento vermelho e azul mostra o grau de sentido horário e anti-horário torção deste padrão em modo-B.

Pesquisadores da BICEP2 Collaboration anunciaram hoje a primeira evidência direta para esta inflação cósmica. Seus dados também representam as primeiras imagens de ondas gravitacionais, ou ondulações no espaço-tempo. Estas ondas têm sido descritas como os “primeiros tremores do Big Bang”. Por fim, os dados confirmam uma profunda conexão entre a mecânica quântica e a relatividade geral.

“Detectar este sinal é um dos objetivos mais importantes da cosmologia hoje. Um monte de trabalho com um monte de gente levou até este ponto”, disse John Kovac (Harvard -Smithsonian Center for Astrophysics ), líder da colaboração BICEP2 .

Estes resultados inovadores vieram de observações pelo telescópio BICEP2 da radiação cósmica de fundo – um brilho fraco que sobrou do Big Bang. Flutuações minúsculas deste pós-origem fornecem pistas para as condições do universo primitivo. Por exemplo, pequenas diferenças de temperatura em todo o céu mostram onde as partes do universo eram mais densas, eventualmente, condensando em galáxias e aglomerados galácticos.

Uma vez que a radiação cósmica de fundo é uma forma de luz, ela exibe todas as propriedades da luz, incluindo polarização. Na Terra, a luz solar é espalhada pela atmosfera e torna-se polarizada, razão pela qual óculos polarizados ajudar a reduzir o brilho. No espaço, a radiação cósmica de fundo foi espalhada por átomos e elétrons e polarizou-se também.

“Nossa equipe caçou um tipo especial de polarização chamada de B-modes“, que representa uma torção ou padrão de ‘onda’ nas orientações polarizadas da luz antiga”, disse o co- líder Jamie Bock (Caltech / JPL).

As ondas gravitacionais apertam o espaço enquanto viajam, e essa compressão produz um padrão distinto na radiação cósmica de fundo. As ondas gravitacionais têm uma “imparcialidade”, muito parecida com as ondas de luz, e pode ter polarizações esquerda e direita.

“O padrão de B-modes é uma assinatura única de ondas gravitacionais por causa de sua imparcialidade. Esta é a primeira imagem direta de ondas gravitacionais no céu primordial “disse o co- líder Chao- Lin Kuo (Stanford / SLAC).

A equipe examinou escalas espaciais no céu que mede cerca de um a cinco graus (duas a dez vezes a largura da lua cheia). Para fazer isso, eles viajaram para o Polo Sul para aproveitar o ar seco e frio estável.

“O Polo Sul é o mais próximo que você pode chegar ao espaço e ainda estar no terreno”, disse Kovac. “É um dos locais mais secos e mais claros da Terra, perfeito para observar as micro-ondas fracas do Big Bang”.

Eles ficaram surpresos ao detectar um sinal de polarização de B-modes consideravelmente mais forte do que muitos cosmólogos esperavam. A equipe analisou os dados de mais de três anos, em um esforço para afastar quaisquer erros. Consideraram também se a poeira em nossa galáxia poderia produzir o padrão observado, mas os dados sugerem que isso é altamente improvável.

“Este foi como procurar uma agulha num palheiro, mas em vez disso, encontrou um pé de cabra”, disse o co- líder Clem Pryke (Universidade de Minnesota).

Quando lhe pediram para comentar sobre as implicações desta descoberta, o Avi Loeb teórico de Harvard disse: “Este trabalho oferece novos insights sobre algumas de nossas perguntas mais básicas: Por que nós existimos? Como o universo começou? Estes resultados não são apenas uma arma fumegante para a inflação, eles também nos dizem quando a inflação ocorreu e quão poderoso o processo foi”.

BICEP2 é a segunda fase de um programa coordenado, as experiências da matriz bíceps e Keck que tem uma estrutura de co -PI. Os quatro IPs são John Kovac (Harvard), Clem Pryke (UMN) , Jamie Bock (Caltech/JPL) , e Chao- Lin Kuo (Stanford / SLAC). Todos têm trabalhado em conjunto no presente resultado, junto com equipes talentosas de estudantes e cientistas. Outras grandes instituições colaboradoras para BICEP2 incluem a Universidade da Califórnia em San Diego, da Universidade de British Columbia, o Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia, da Universidade de Toronto, Universidade de Cardiff, Commissariat à l’ Energie Atomique.

BICEP2 é financiada pela National Science Foundation (NSF). NSF também dirige a Estação Pólo Sul, onde BICEP2 e outros telescópios utilizados neste trabalho estão localizados. A Fundação Keck também contribuiu maior financiamento para a construção de telescópios da equipe. NASA, JPL e da Fundação Moore apoiou generosamente o desenvolvimento das Matrizes de detectores ultra-sensíveis que fizeram estas medidas possíveis.

Detalhes técnicos e artigos de jornal pode ser encontrado no site do lançamento do BICEP2 : http://bicepkeck.org

Com sede em Cambridge, Massachusetts, do Centro Harvard- Smithsonian de Astrofísica (CfA) é uma colaboração conjunta entre o Observatório Astrofísico Smithsonian e o Observatório do Colégio de Harvard. Cientistas CFA, organizados em seis divisões de pesquisa, o estudo da origem, evolução e destino final do Universo.

Fonte: Science Daily

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