Ученые объявили об обнаружении первичных гравитационных волн, возникших после Большого взрыва 13,8 миллиарда лет назад и подтверждении того, что Вселенная действительно расширяется с ускорением, после изучения данных, собранных двухметровым телескопом на южном полюсе Земли. По мнению ряда экспертов, авторы открытия могут претендовать на Нобелевскую премию.

Ранее Смитсонианский центр астрофизики в Гарварде назначил на понедельник пресс-конференцию, посвященную некоему большому открытию, связанному с исследованием B-моды поляризации космического микроволнового фона («эха» Большого взрыва) — ее параметры определяются первичными гравитационными волнами. Этот тип поляризации пока не удавалось обнаружить.

Многие физики заявили, что

это открытие будет вполне достойно Нобелевской премии. Пресс-конференция назначена на 20.00 мск, однако многие СМИ, руководствуясь этим сообщением, уже опубликовали предположения, что речь идет об экспериментальном подтверждении теории инфляции и обнаружении следов первичных гравитационных волн.

В пользу этого предположения говорит и то, что на пресс-конференцию приглашены физики-теоретики Алан Гут (Alan Guth) и Андрей Линде — одни из авторов теории инфляции.

Схожая ситуация была в ЦЕРНе, когда на семинар, где было объявлено об открытии бозона Хиггса, был приглашен сам Питер Хиггс и еще один предсказатель существования этой частицы Франсуа Энглер.

В назначенный час Ковач и его коллеги по коллаборации BICEP2 объявили об обнаружении гравитационных волн и подтверждении того, что Вселенная действительно расширяется с ускорением, после изучения данных, собранных двухметровым телескопом на южном полюсе Земли. В рамках многолетних наблюдений астрофизики пытались «поймать» микроволновое эхо Большого Взрыва и измерить его поляризацию — то, в какую сторону и как «закручено» это излучение.

И вот что заявил Джон Ковач из Гарвард-Смитсонианского астрофизического центра в Кембридже (США) на пресс-конференции в понедельник:

«Обнаружение этого сигнала было одной из важнейших задач современной космологии. Мы вложили много усилий для того, чтобы достигнуть этой точки. Южный полюс — это та точка Земли, где мы можем "напрямую» смотреть на космос и при этом оставаться на поверхности планеты. Здесь почти нет паров воды и пыли, что создает идеальные условия для наблюдения за слабым микроволновым «эхом» Большого Взрыва".

Как объясняют астрономы, поляризация микроволнового фона Вселенной должна подсказать нам, существовали ли гравитационные волны в первые секунды после рождения Вселенной, а также поможет определить многие детали того, как происходило расширение Вселенной и вычислить «мощность» этого процесса.

По словам ученых,

усилия BICEP2 окупились неожиданно быстро — поляризация «эха» Большого Взрыва оказалась неожиданно сильной и хорошо заметной для антарктического телескопа.

Последующие три года удивленные ученые провели в повторных наблюдениях для проверки полученных данных наблюдений и результатов вычислений. Как отметили участники пресс-конференции,

«мы искали иголку в стоге сена, а нашли целый ломик».

О гравитационных волнах

Гравитационные волны остаются последним неподтвержденным проявлением Общей теории относительности. Суть их состоит в возмущении гравитационного поля пространства («ряби пространства-времени»), порождаемом ускоренным движением массивных тел. Несмотря на то что есть косвенные подтверждения их существования, например сближение близких двойных звезд за счет излучения гравитационных волн, из-за чрезвычайной слабости они до сих пор не зарегистрированы напрямую.

Однако куда больше астрономы мечтают зафиксировать так называемые первичные гравитационные волны — отголоски Большого взрыва, которые, как считается, при рождении Вселенной должны были пронизать все пространство. В течение последних десятилетий астрофизики считали, что

эта рябь внесла свои отпечатки в структуру Реликтового излучения — микроволнового фона, пронизывающего все пространство и имеющего температуру 2,7 кельвина.

Обнаружение первичных гравитационных волн станет мощным доказательством теории инфляции, описывающей процессы, происходившей в ранней Вселенной,

когда ее возраст составлял лишь 10^-34 секунды, а сама Вселенная стремительно расширялась.

Космологи об открытии

«Если в понедельник они объявят о первичных гравитационных волнах, им сложно будет меня убедить. Но если у них будет надежное подтверждение… О, Иисус! Я буду гулять всю неделю! — сказала Хиранья Пейрис, космолог из Университетского колледжа Лондона. — Их называют Священным Граалем космологии. Это будет действительно великое открытие».

Судя по подробностям, которые удалось узнать «Газете.Ru», похоже, повод гулять у британского космолога все-таки будет.

Открытие было сделано на телескопе BICEP (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization), который установлен на американской станции Амундсен-Скотт на Южном полюсе. Задача телескопа – измерение поляризации микроволнового фона, параметра, в котором, как считают ученые, и «зашиты» едва уловимые отголоски Большого взрыва.

Телескоп состоит из ста детекторов, которые сканируют небо на частотах 100 и 150 гигагерц с угловым разрешением 1,0° и 0,7°.

Ранее ученые видели так называемую Е-моду поляризации и никак не могли засечь B-моду, а именно она является признаком инфляции Вселенной и зависит от плотности гравитационных волн. Поиском этой моды на телескопе BICEP занимается группа ученых под руководством профессора Джона Ковака.

«Коллаборация сумела получить подтверждение теории инфляции по результатам наблюдения реликтового излучения и сделала это быстрее, чем крупная коллаборация телескопа Planck», — рассказал «Газете.Ru» источник, знакомый с результатами группы Ковака.

«Это не прямое наблюдение гравитационных волн, а косвенное. Существование гравитационных волн следует из наблюдения B-моды.

Но поскольку «гравитационные волны» звучит более интригующе, коллаборация и решила подавать свое открытие именно через гравитационные волны, а не через новое подтверждение теории инфляции», — добавил он.

Многие астрономы связывают свои надежды на открытие гравитационных волн экспериментом LISA, который, правда, планируется осуществить в 2034 году.

Ученые NASA и Европейского космического агентства собираются запустить в космос гигантский интерферометр, чтобы напрямую засечь рябь пространства по сдвигу фазы лазерного луча.

Обнаружение же гравитационных волн через поляризацию микроволнового фона — чрезвычайно сложная задача. Это связано с тем, что фотоны реликтового излучения, достигающие Земли, на своем пути пролетают тысячи галактик и скопления галактик,

которые выступают огромными линзами и успевают заметно исказить это излучение.

«Это как смотреть на мир через стекло с пузырьками», — считает астроном Дункан Хансон из канадского Университета Макгилла.

По его словам,

искажения, вносимые далекими объектами, должны быть учтены весьма убедительно, чтобы кто-то мог заявить об открытии следов гравитационных вол. Достижение этой цели вполне может стать вершиной карьеры для ученого.

«За открытие гравитационных волн могут дать «Нобеля». Да, я бы дал за это премию», — сказал он.