Giorni come questi rendono interessante l'astrofisica. Da un lato, c'è l'annuncio di BICEP2 che la teoria a lungo sospettata di un big bang inflazionistico è in realtà vera. È il tipo di scoperta che ti fa venire voglia di catturare persone a caso dalla strada e dire loro che cosa incredibile è l'Universo. D'altra parte, questo è esattamente il tipo di momento in cui dovremmo essere calmi e respingere le affermazioni fatte da un gruppo di ricerca. Facciamo un respiro profondo e guardiamo ciò che sappiamo e ciò che non facciamo.
Prima di tutto, dissipiamo alcune voci. Quest'ultima ricerca non è la prima prova delle onde gravitazionali. Le prime prove indirette per le onde gravitazionali sono state trovate nel decadimento orbitale di una pulsar binaria di Russell Hulse e Joseph Taylor, per le quali hanno ricevuto il premio Nobel nel 1993. Questo nuovo lavoro non è la prima scoperta della polarizzazione all'interno del microonde cosmico sfondo, o anche la prima osservazione della polarizzazione in modalità B. Questo nuovo lavoro è entusiasmante perché trova prove di una forma specifica di polarizzazione del modo B dovuta primordiale onde gravitazionali. Il tipo di onde gravitazionali che sarebbero state causate solo dall'inflazione durante i primi momenti dell'Universo.
Va inoltre notato che questo nuovo lavoro non è stato ancora sottoposto a peer review. Lo sarà, e molto probabilmente passerà in rassegna, ma fino a quando non dovremo dovremmo essere un po 'cauti sui risultati. Anche allora questi risultati dovranno essere verificati da altri esperimenti. Ad esempio, i dati del telescopio spaziale Planck dovrebbero essere in grado di confermare questi risultati assumendo che siano validi.
Detto questo, questi nuovi risultati sono davvero molto interessanti.
Ciò che il team ha fatto è stato analizzare quella che è nota come polarizzazione del modo B all'interno dello sfondo cosmico a microonde (CMB). Le onde luminose oscillano perpendicolarmente alla loro direzione di movimento, in modo simile al modo in cui le onde d'acqua oscillano su e giù mentre viaggiano lungo la superficie dell'acqua. Ciò significa che la luce può avere un orientamento. Per la luce proveniente dalla CMB, questo orientamento ha due modalità, note come E e B. La polarizzazione della modalità E è causata dalle fluttuazioni di temperatura nella CMB ed è stata osservata per la prima volta nel 2002 dall'interferometro DASI.
La polarizzazione della modalità B può avvenire in due modi. Il primo modo è dovuto all'obiettivo gravitazionale. Il primo è dovuto all'obiettivo gravitazionale dell'E-mode. Lo sfondo cosmico a microonde che vediamo oggi ha viaggiato per oltre 13 miliardi di anni prima di raggiungerci. Durante il suo viaggio, una parte di esso è passata abbastanza vicino alle galassie e simili per essere gravitazionalmente. Questo obiettivo gravitazionale distorce un po 'la polarizzazione, dandone in parte una polarizzazione in modalità B. Questo tipo è stato osservato per la prima volta nel luglio del 2013. Il secondo modo è dovuto alle onde gravitazionali del primo periodo inflazionistico dell'universo. Man mano che si verificava un periodo inflazionistico, produceva onde gravitazionali su scala cosmica. Proprio come la lente gravitazionale produce la polarizzazione del modo B, queste onde gravitazionali primordiali producono un effetto del modo B. La scoperta della polarizzazione B-mode dell'onda primordiale è ciò che è stato annunciato oggi.
L'inflazione è stata proposta come motivo per cui lo sfondo cosmico a microonde è uniforme come lo è. Vediamo piccole fluttuazioni nel CMB, ma non grandi punti caldi o freddi. Ciò significa che l'Universo primordiale deve essere stato abbastanza piccolo da consentire alle temperature di uniformarsi. Ma il CMB è così uniforme che l'universo osservabile deve essere stato molto più piccolo di quanto previsto dal big bang. Tuttavia, se l'Universo sperimentasse un rapido aumento delle dimensioni nei suoi primi momenti, allora tutto funzionerebbe. L'unico problema era che non avevamo alcuna prova diretta dell'inflazione.
Supponendo che questi nuovi risultati reggano, ora lo facciamo. Non solo, sappiamo che l'inflazione era più forte di quanto ci aspettassimo. La forza delle onde gravitazionali viene misurata in un valore noto come r, dove più grande è più forte. È stato riscontrato che r = 0,2, che è molto più elevato del previsto. Sulla base dei risultati precedenti del telescopio Planck, ci si aspettava che r <0,11. Quindi sembra esserci un po 'di tensione con i risultati precedenti. Ci sono modi in cui questa tensione può essere risolta, ma come deve ancora essere determinato.
Pertanto, questo lavoro deve ancora essere rivisto da pari, e deve essere confermato da altri esperimenti, e quindi la tensione tra questo risultato e i risultati precedenti deve essere risolta. C'è ancora molto da fare prima di capire veramente l'inflazione. Ma nel complesso questa è davvero una grande notizia, forse anche un premio Nobel degno. I risultati sono così forti che sembra abbastanza chiaro che abbiamo prove dirette dell'inflazione cosmica, che è un enorme passo avanti. Prima di oggi abbiamo avuto prove fisiche solo quando l'universo era circa un secondo vecchio, in un momento in cui si verificava la nucleosintesi. Con questo nuovo risultato siamo ora in grado di sondare l'Universo quando era meno di 10 trilioni di trilioni di trilioni di secondo.
Il che è piuttosto sorprendente se ci pensi.
