Kovą tyrėjai pranešė apie atrastas pirmykštes gravitacines bangas. BICEP2 teleskopo Antarktidoje komanda užfiksavo iškalbingus Kosminio mikrobangų fono (KMF) – seniausios Visatoje atsiradusios šviesos liekanų – poliarizacijos pokrypius ir posūkius.
Fizikai manė, kad atradimas yra preliminarus infliacijos patvirtinimas: minties, kad trumpą akimirksnio dalį po Didžiojo sprogimo Visata plėtėsi labai greitai. Ši teorija, plačiausiai naudojama kosmologinė idėja po Didžiojo sprogimo, paaiškina daug paslapčių, tarp jų – ir keistą Visatos plokštumą bei itin tolygų jos pasiskirstymą, t.y. homogeniškumą.
Bet labai greitai BICEP2 atradimais sudvejota, kai paaiškėjo, kad poliarizacinį vaizdą galėjo sukelti kosminės dulkės. Kosmologai laukia, kol kosminis „Planck“ teleskopas parodys, ar dulkės iš tiesų galėjo sukurti tokį raštą, o praeitą savaitę paskelbti preliminarūs rezultatai rodo, kad dulkės išties tai galėjo nuveikti.
Bet šią savaitę teoretikų komanda nusprendė išanalizuoti poliarizacinį raštą nuodugniau ir paklausti: jeigu tai sukėlė ne vien dulkės, ką konkrečiai jis sako apie infliaciją?
Užuot tiesiog žiūrėję į poliarizaciją ir siekę nustatyti, ar jos rodo gravitacinių bangų egzistavimą, Davidas Parkinsonas iš Kvinslando universiteto Australijoje su kolegomis nusprendė pažvelgti į tariamųjų gravitacinių bangų prigimtį ir išsiaiškinti, ar tai tokios bangos, kurias numato infliacija.
Paaiškėjo, kad taip nėra. Priešingai, nei iš pradžių sakė BICEP2 komanda, D.Parkinsono analizė rodo, kad iš tiesų BICEP2 rezultatai atmeta bet kokią protingą infliacijos teorijos formą.
Dulkės sugriautų ne viską
Dauguma infliacinių modelių numato, kad į Visatą žvelgiant vis didesniu masteliu, būtų fiksuojamos vis didesnės gravitacinės bangos. Kosmologai tai vadina „gravitacinės bangos spektru“.
„Tai, ką numatė infliacija, iš tiesų buvo atvirkščia tam, ką radome“, – sako D.Parkinsonas. Kiek infliacinių modelių tai atmeta? „Tiesą sakant, daugumą“, – atsako jis.
Nėra visiškai neįmanoma, kad infliaciniai modeliai atitiktų BICEP2 rezultatus, jei atliktume išties sudėtingus matematinius skaičiavimus, sako Katherine Mack, astrofizikos teoretikė iš Melburno universiteto Australijoje. Bet tai sugriautų vadinamąjį infliacinio tolygumo santykį, o jis yra infliacijos pagrindas. Infliacijos tolygumo santykis sieja pirmykščių gravitacinių bangų amplitudę su materijos pasiskirstymu Visatoje.
Infliacijos koncepcijos pionierius Alanas Guthas, Masačusetso technologijos instituto fizikas, sako, kad naujoji analizė įtikinama, bet ne tokia įtikinama, kad jis būtų pasirengęs atmesti tikimybę, jog BICEP2 užfiksavo infliacijos signalą. D.Parkinsono ir kolegų darbas, anot jo, neigia signalo aptikimą. „Bet aš galutinį sprendimą atidėsiu, kol bus paskelbta jungtinė analizė“, – priduria fizikas.
A.Guthas mano, kad dar gali būti paprastus infliacijos modelius remiantis signalas. Ir pabrėžia: jei signalas išties yra dėl dulkių, tai dar nėra įrodymas prieš infliaciją, kadangi dauguma infliacinių modelių numato daug silpnesnį signalą, o norint tokį aptikti reikėtų padirbėti gerokai daugiau. „Jei BICEP2 nematė gravitacinių bangų įrodymų, tada atmetami tik tam tikri infliaciniai modeliai, o pati infliacijos koncepcija išlieka visiškai pagrįsta“, – teigė jis.
Nobelio premijos laureatas Brianas Schmidtas Australijos Nacionalinio universiteto Kanberoje, kritikavęs infliacijos teoriją, sako tikintis, kad tolesnė analizė patvirtins, jog gravitacinės bangos išvis nebuvo stebėtos. „Antra vertus, jei paaiškės, kad BICEP2 teisus, tai bus jaudinama, – sako B.Schmidtas. – Ir tai potencialiai sugriauna standartinę infliaciją, taigi tikrinama infliacija ir parodoma, kad ji neteisi.“
Paulas Steinhardtas iš Prinstono universiteto, padėjęs kurti infliacijos teoriją, bet dabar jos besikratantis, sako, kad tai gali būti smūgis teorijai, bet tai tėra menkniekis, lyginant su kitomis infliacijos problemomis.
Multivisatoje įmanoma viskas
Anot P.Steinhardto, idėja apie kokias nors infliacijos teorijos prognozes – netgi BICEP2 tikrintas – remiasi neteisingu teorijos supaprastinimu.
„Gilesnė problema, kad, kartą prasidėjusi, infliacija nesibaigia, kaip numato šie supaprastinti skaičiavimai, – įsitikinęs jis. – Vietoje to, dėl kvantinės fizikos ji skyla į multivisatą, kur Visata subyra į begalybę gabalėlių. Šių gabalėlių visuma apima visas įmanomas savybes. O tai reiškia, kad nėra jokios prasmės klausti, ką numato infliacija, nes ji numato viską. Jei tai fiziškai įmanoma, tada kur nors multivisatoje tai vyksta.“
P.Steinhardtas sako, kad infliacijos tikslas buvo paaiškinti itin paprastą Visatą: „Norint paaiškinti tokį paprastą dalyką, mums reikėjo galimybių multivisatos. Manau, tai kuo aiškiausiai rodo, kad turėtume sugebėti tai suprasti, o kai suprasime, tai pasirodys itin paprastas ir galingas modelis. Manėme, kad tai – infliacija, tačiau tai ne ji.“
Pulsuojanti Visata
P.Steinhardtui labiau patinka naujesnės teorijos, kuriose Visatos suvienodinimui infliacijos nereikia. Užuot rėmęsis infliacija, turėjusia sukurti dideles gravitacines bangas, P.Steinhardtas kelia mintį, kad Visata egzistavo ir prieš Didįjį sprogimą, pamažu susitraukė į Didįjį suspaudimą, po to vėl „atšoko“ ir plėtėsi.
Jis mano, kad tai leistų paaiškinti Visatos vienodumą ir be multivisatų, o gravitacinių bangų neradimas ateityje bus šios teorijos įrodymų pradžia. Vystomos kitos išmatuojamos prognozės, tačiau tai yra gana nauja teorija, tad su ja dar reikia padirbėti.
B.Schmidtas taip pat į infliaciją žiūri kritiškai, bet yra labiau ambivalentiškas: „Visai gali būti, kad infliacija reiškia multivisatą, bet taip pat sakyčiau, kad niekada nesu tikras, ką galime numatyti ir ko – ne. Galiausiai, galbūt yra dalykų, kuriuos sunku žinoti – kaip multivisata. Galbūt mus gaubia neužtikrintumo šydas. O gal ne – mums labai gerai sekasi sugalvoti dalykus, apie kuriuos niekad anksčiau nesusimąstėme.“
Kitas mokslininkų žingsnis – pažiūrėti, ką „Planck“ teleskopo duomenys (pasirodysiantys kitą mėnesį) sako apie tikslią kosminių dulkių prigimtį. BICEP2 darbuojantis vietoje ir ruošiant dar kelis naujus instrumentus, visi „New Scientist“ kalbinti kosmologai sakė, kad tai yra jaudinantis laikas.
