25.03.2014 19:05

Možný objev reliktních gravitačních vln

Dne 17. 3. 2014 byl ohlášen objev B modu polarizace reliktního záření. Ten může být způsoben reliktními gravitačními vlnami. Pokud se výsledky potvrdí, bude to jeden z největších objevů v oblasti astrofyziky za několik posledních desetiletí.

Data pocházejí z let 2010-2012, článek byl předán tisku již v loňském září, ale půl roku trvalo recenzní řízení. Článek tedy vyšel až 17. 3. 2014 v časopise Physical Review Letters. Pod článkem je podepsáno asi 25 autorů, převážně z USA, několik také z Kanady a Jihoafrické republiky.

Měření byla uskutečněna radioteleskopem South Pole Telescope (dále jen SPT) na experimentu BICEP2, který se nachází na polární stanici Amundsen-Scott na jižním pólu. Ten zkoumá reliktní záření, má dokonce větší rozlišení, než evropská sonda Planck, která ale na rozdíl od SPT může snímat celou oblohu.

Nedávný objev může být potvrzen výše zmíněnou sondou Planck. Data z ní už jsou k dispozici, jen je potřeba je zpracovat. S polarizací reliktního záření nemá tým této sondy tolik zkušeností, a tak se tento rozbor dělá až jako poslední. Což může tým sondy Plack připravit o prvenství. Je navíc známo, že si lidé z tohoto týmu potrpí na líbivá data zveřejnění, první várku dat zveřejnili 11. 1. 2011, druhou poté 21. 3. 2013. Další možnost potvrzení existuje na radioteleskopu Atacama Cosmology Telescope (ACT), který se nachází v Chile v komplexu vědeckých přístrojů Evropské jižní observatoře (ESO) a na skupině teleskopů Atacama Large Milimeter Array (ALMA) rovněž v Chile. Výsledky ze sondy Planck by měly být zveřejněny v létě.

Jak je zmíněno výše, byl zjištěn B mod polarizace reliktního záření. Toto může mít dva mody polarizace, E a B. E mod byl nalezen již dříve a může být způsoben například vznikajícími hvězdami, obecně zhuštěními v prostoru. B mod pak může být způsoben právě reliktními gravitačními vlnami z doby inflace raného vesmíru.

Gravitační vlny předpověděl sám Albert Einstein v roce 1916 jako důsledek své obecné teorie relativity. Dlouho byly ovšem pouhou spekulací, až v roce 1974 byly poprvé nepřímo pozorovány Josephem Taylorem a Russellem Hulsem u pulzaru PSR B1913+16, za tento objev jim byla udělena Nobelova cena pro rok 1993. Jedná se ovšem o jiný typ gravitačních vln, než ten, o který se jedná u dat SPT.

Reliktní gravitační vlny pocházejí z doby raného vesmíru, z doby inflace, kdy došlo k nepředstavitelně rychlému rozpínání vesmíru. Tento model, který řeší mnoho problémů původní teorie velkého třesku, vymyslel americký fyzik Alan Guth. I jeho teorie ovšem měla své chyby, které opravili Američano-Rus Andrej Linde a Američan Paul Steinhardt. V případě potvrzení výsledků z SPT i jinými experimenty jsou tedy tito tři muži nejvážnějšími kandidáty na Nobelovu cenu za inflační model vesmíru.

Letošní objev je velmi podstatný pro kosmologii, nejen kvůli potvrzení inflace a gravitačních vln z období raného vesmíru. Poprvé také můžeme nahlédnout do takto raných období vesmíru. Zatím to bylo možné jen na urychlovačích částic. Přímo teleskopy šel sledovat jen konec velkého třesku, doba kdy byl vesmír starý 380 000 let a kdy se oddělila hmota od záření.

Do budoucna se počítá i s vypuštěním observatoře pro pozorování gravitačních vln přímo ve vesmíru. Jedná se o projekt New Gravitational Observatory (NGO), přepracovaný z návrhu LISA. Tento projekt má zajistit Evropská kosmická agentura (ESA). Projekt je ovšem extrémně drahý a proto nepoletí dříve než v roce 2025, na předchozí desetiletí dostal přednost projekt letu k Jupiteru a jeho měsícům (JUICE). Pokud bude projekt NGO nakonec realizován, bude to znamenat další velký skok v poznání našeho vesmíru. Budeme moci přímo pozorovat gravitační vlny z hvězd a černých děr i z doby raného vesmíru.