Inflációs kozmológia kontra BICEP2: ki hull a porba?

1133

Közzétették a Planck-űrszonda eredményeit az égbolton látszó csillagközi por mennyiségéről, és az ősi gravitációs hullámok jeleire mért hatásáról. Paradox módon, ami nem jelent jót a BICEP2 kollaborációnak, az jót jelenthet magának az inflációs kozmológiának.

Fél évvel ezelőtt a Déli Póluson található BICEP2 rádiótávcső üzemeltetői egy roppant izgalmas bejelentést tettek. Állításuk szerint az égbolt egy kis részén sikerült kimutatniuk a primordiális, az inflációs kor lenyomatát őrző gravitációs hullámok jeleit. Ezek a jelek a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás egyik fajta polarizációját okozzák. A probléma, hogy pontosan ugyanilyen polarizáció jön létre a háttérsugárzásban akkor is, amikor az áthalad a Tejútrendszert kitöltő poron. A BICEP2 kutatói azt állították, hogy számításaik szerint eredményeiket valamelyest befolyásolhatja, de nem fedi el teljesen a por hozzájárulása. Más kutatók azonban kétségeiknek adtak hangot, főleg miután kiderült, hogy a por polarizációját a Planck-űrtávcső egy publikálatlan, csak konferencián bemutatott ábrájára alapozva becsülték meg.

20140926_planck_bicep2_kep1
A Planck térképei. A fekete körvonalakkal jelzett terület a BICEP2 látómezeje. Forrás: Planck kollaboráció, ESA.

Most végre a Planck mögötti kollaboráció is publikálta az egész égbolt jelentős részeit lefedő méréseit a por okozta polarizációról, amelybe beleesik a BICEP2 mező is. A cikkben részletesen kitérnek a BICEP2 eredményekre is. A Planck ugyan más hullámhosszon mért, de extrapolálták az eredményeiket 353-ról 150 GHz-re, és összehasonlították a BICEP2 által közölt kozmológiai modellparaméterekkel. Ez alapján, még ha széles hibahatárokkal is, de az jött ki, hogy a BICEP2 által mért polarizációt teljes egészében is okozhatta a Tejútrendszer pora. Ha maradt is valamennyi kozmológiai jel az adatokban, nagyon nehéz lesz kibányászni.

20140926_planck_bicep2_kep2
Balra: a BICEP2 állítólagos detektálása. Jobbra: a Planck extrapolált por adatai (kék/narancs) és a kozmológiai modell: látható, hogy nem emelkedik ki a por járulékából. Forrás: BICEP2/Planck kollaborációk.

Az ügy azonban messze nincs még lezárva. Sem az infláció, sem a táguló Univerzumot és sötét energiát leíró kozmológia, de még a BICEP2 kísérlet sem megy a kukába – egyszerűen az eddigi mérések még mindig nem elég érzékenyek, hogy az ősi gravitációs hullámok jelét kimutassák. A Planck és a BICEP2 kutatói mostantól szoros együttműködésben dolgoznak tovább. A Planck adatai más hullámhosszon készültek, és más szűrésen estek át, ezért egyelőre nem lehet közvetlenül levonni a másik csapat méréseiből. A remények szerint a két műszerrel készült megfigyelések együttesen már alkalmasak lesznek az infláció lenyomatának kimutatására.

Sőt, mások is dolgoznak a témán. Egy másik cikkben Marina Cortes, Andrew Liddle (University of Edinburgh) és David Parkinson (University of Queensland) újra kiértékelték a BICEP2 méréseket, teljesen elölről indulva. Ehhez három különböző mennyiséget is feltételeztek az előtérben lévő porról: semennyit, keveset, majd sokat. Az eredményeik pedig igen meglepőek lettek. Amennyiben a BICEP2 csoport által is feltételezett, optimista pormennyiséget használták, valóban ki tudtak mutatni megfelelő polarizációt. Találtak azonban egy apró bökkenőt is: a polarizációra illesztett kozmológiai modell paraméterei olyannak adódtak, amely kizárja az infláció létét!

20140926_planck_bicep2_kep3
A jelenlegi kozmológiai modellünk, dióhéjban: Ősrobbanás, infláció, a háttérsugárzás létrejötte, majd a sötét és világos korok.

Igazán ironikus: ha felteszik, hogy a BICEP2 megfigyelte az infláció nyomait, az eredmények kizárják az inflációt. Csak akkor kapták vissza az inflációs kozmológiát, ha a pesszimista forgatókönyvet használták, vagyis sok port és negatív észlelést feltételeztek. Ezen cikk alapján úgy tűnik, hogy három feltételezésből (infláció+BICEP2 detektálás+Planck mérések) csak tetszőleges kettő állhatja meg a helyét egyszerre. A Planck térképek alapján úgy tűnik, az inflációs kozmológia kisebb veszélyben van, mint a BICEP2 kollaboráció korábbi kijelentései (és Nobel-díj-aspirációi) – de okosabbak csak azután leszünk, ha majd elkészül a Planckkal közös újabb polarizáció-térkép.

Az eredményeket bemutató szakcikkeket (Planck, Cortes) az ArXiv.org-on tették közzé.

Forrás: Nature, Katie Mack

Hozzászólás

hozzászólás