Прибързано ли гръмнаха шампанско за ехото от Големия взрив?

„Радио обръчи” са по-възможно обяснение за останки от ранната Вселена при наблюдението на B-mode поляризация от съвместната работа на BICEP2 по-рано тази година.

Това е твърдението на трима космолози, които са открили доказателство, че близките структури в нашата галактика генерират поляризиран сигнал, който преди е бил непознат за астрономите, изучаващи космическия микровълнов фон (CMB).

Сигналът, който може да бъде засечен в радио- и микровълновите честоти, се намира на голяма галактическа ширина и е възможно да бъде изтълкуван грешно като сигнал на B-mode поляризация, причинен от ранни гравитационни вълни, и по този начин се появява съмнение за откритията на BICEP2, пише PhysicsWorld (IOP Publishing).

В нашата галактика има два главни източника на електромагнитно излъчване, които изследователите трябва да отчетат, докато извършват широкомащабни изследвания на микровълновия фон. Това са синхротронна радиация от електроните, движещи се в галактическото магнитно поле, и поляризирано излъчване от прах, което е сравнително слабо разбрано.

Изследвания, провеждани още от 1971 година, също намират доказателства за „радио обръчи”, или разсеяно радиоизлъчване, които се отличават от космическия фон. Тези обръчи се смятат за останки от древна свръхнова, които са достигнали размери от 100 до 300 парсека след продължително разширяване в продължение на десетки до стотици хиляди години. Тези разширяващи се слоеве газ и прах са били ускорени от ударните вълни на свръхновата или от „звездни” ветрове.

Субир Саркар от групата по Теория на частиците на университета Оксфорд, който изучава тези радиоконтури от 80-те години, се питал, дали останките от свръхнови също така улавят прах, в който случай те може да представляват важна част от експериментите за изучаване на космическия микровълнов фон.

Саркар, заедно с колеги от Дания и САЩ, използват данни от Микровълновата анизотропна сонда на Уилкинсън (МАСУ) на НАСА и откриват, че „радио обръчите” наистина убягват на обичайните „почистващи“ методи, използвани от експериментите на МАСУ и Планк.

Отдавна е ясно, че „радио обръчите“ отделят синхротронна радиация благодарение на заредените частици от космическите лъчи, които се въртят в магнитното поле на газовите слоеве. Новото в случая е предположението, че тези частици прах, които са обогатени с желязо и феримагнитни молекули, могат да създават радиация с малка дължина на вълната, която е поляризирана, заради подреждането на частиците в галактическото магнитно поле.

Изненадващото е, че Саркар и колегите му открили доказателства за тази радиация не само в радиочестотите, но и в микровълновите. Това може да се окаже значително замърсяване на B-mode сигнала, прехванат от BICEP2, особено при положение че регионът от небето, който телескопът е изучавал, се пресича с един от тези „обръчи“.

Саркар казва, че ако BICEP2 е видял B-mode поляризация, няма да се знае дали е космологична по произход със значителни загатвания за гравитационни вълни от разширяването, или просто „радио обръчи“.

Изследователите на BICEP2 отхвърлят втората възможност чрез сравняване на това, което виждат, и най-добрите модели на фасадата на галактиката. „Но тези модели не включват новите източници на сигнали, които идентифицирахме. BICEP2 не са направили небесните си карти публични и поради тази причина не можем да проверим дали това, което са видели, е свързано с тези „радио обръчи“ – един от които прекосява същия регион на небето, който са гледали“, уточнява Саркар.

Остава да се разбере дали откритията на Саркар ще обезсилят твърденията на BICEP2, че са видени ранни гравитационни вълни, или че „радио обръчите“ не влияят на откритието.

„Най-голямото ми притеснение относно резултатите на BICEP2 е, че измерванията са правени само на една честота – 150 гигахерца. За да бъда убеден, че сигналът е космологичен, а не произлиза от фасадата на галактиката, трябва да го видя потвърден от още измервания на други честоти“, казва Питър Колс, физик от университета Съсекс, който не е участвал в новото изследване.

Ученият обяснява, че истински космологичен сигнал ще изглежда по същия начин без оглед на честотата, а такъв от „обръчите“ ще е зависим от честотата. „Трябва да се зададе въпросът: дали радиацията от частта от небето, наблюдавана с BICEP2, отговаря на измерванията на други честоти, например на наблюдаваните от „Планк“. Ако отговорът е „да“, то тогава това е доказателство, че BICEP2 може да е измерил поляризирано лъчение от галактически прах, а не от Големия взрив.“

Дейвид Спергел от университета в Принстън, който също не е участвал в изследването на Саркар, казва, че излъчването от „радио обръчите“ е достатъчно слабо, че да не бъде голям „замърсител“ при температурните карти на МАСУ и „Планк“.

„Въпреки това поляризираният сигнал е по-малко от стотна от температурния сигнал и затова тези малки ефекти може да изиграят важна роля при анализа на данните“, допълва той.

Забелязал ли е BICEP2 „радио обръчи“?
© Steffen Richter, Harvard University

Въпреки че изследването на Саркар включва данни само от МАСУ, той казва, че същите структури са видени и на публичните карти на „Планк“. „По мое мнение научната общественост беше доста безкритична в приемането на твърденията на BICEP2, без да се изчакат важни проверявания, като дали сигналът се прихваща на различни честоти, или независимо потвърждение от „Планк“.

Саркар, Колс и Спергел са съгласни, че най-важното сега е да се изчакат данните за поляризация от „Планк“, които трябва да уточнят ситуацията до една година.

„Планк“ има измервания за поляризация около цялото небе и на различни честоти, затова ще предостави детайлно характеризиране на галактичното излъчване и би трябвало да докаже резултатите на BICEP2, като покаже убедително, че излъчването е космологично“, казва Спергел.