Os astrofísicos na UC San Diego mediram as distorções gravitacionais hora em radiação polarizada desde o início do universo e descobriu que estas microondas antigos podem fornecer um teste cosmológico importante da teoria de Einstein da relatividade geral, bem como a forma como a "matéria escura" invisível e "energia escura , "que tem sido indetectável através de telescópios modernos, pode ser distribuído em todo o universo (imagem acima). Estas medidas têm o potencial de diminuir as estimativas para a massa das partículas subatômicas conhecidas como neutrinos fantasmagóricas.
Os cientistas da UC San Diego medido variações na polarização de microondas provenientes da Cosmic Microwave Background-ou CMB-do início do universo. Como a luz polarizada (que vibra em uma direção e é produzido pela dispersão da luz visível na superfície do oceano, por exemplo), o "modo B" polarizada microondas Os cientistas descobriram foram produzidos quando CMB radiação do Universo primordial espalhados off elétrons 380.000 anos após o Big Bang, quando o cosmos resfriado o suficiente para permitir que prótons e elétrons se combinam em átomos.
Os astrônomos esperavam a assinatura de polarização de modo B único do início do cosmos lhes permitiria eficaz "ver" partes do universo que são invisíveis aos telescópios ópticos como a gravidade de porções mais densas do puxão universo a luz polarizada, desviando um pouco a sua passagem através do cosmos, durante a sua viagem à Terra 13800000000 anos. Através de um processo chamado de "lente gravitacional fraca", as distorções no padrão de polarização de modo B, esperavam, permitiria que os astrônomos para mapear regiões do universo cheios de "matéria escura" invisível e "energia escura" e bem como fornecer um teste para a relatividade geral em escalas cosmológicas.
A recente descoberta confirma ambos os palpites. Ao medir os dados fornecidos pelo CMB polarização PolarBear , uma colaboração de astrônomos que trabalham em um telescópio de alta altitude deserto do norte do Chile projetado especificamente para detectar "modo B" polarização, os astrofísicos UC San Diego descobriu fraco lente gravitacional em seus dados que, concluem, permitir aos astrônomos fazer mapas detalhados da estrutura do universo, restringir as estimativas de massa do neutrino e fornecer um teste de empresa para a relatividade geral.
"Esta é a primeira vez que fiz este tipo de medições usando dados CMB polarização", disse Chang Feng, o principal autor do estudo e um estudante de física na Universidade de San Diego, que realizou seu estudo com Brian Keating, um professor associado de física na universidade e co-líder do experimento PolarBear. "Esta foi a primeira medição direta da CMB polarização lente. E o mais incrível é que a quantidade de lentes que encontramos por esses cálculos é consistente com o que a relatividade geral de Einstein teoria previsto. Assim, temos agora uma maneira de verificar a relatividade geral em escalas cosmológicas. "
O experimento PolarBear examinou uma pequena (30 graus quadrados) região do céu para produzir mapas de alta resolução de modo B polarização, o que permitiu à equipa determinar que a amplitude das oscilações gravitacionais eles medidos foi consistente com o modelo teórico de liderança do universo , conhecida como o Lambda escura fria Matéria modelo cosmológico. Outra equipe do grupo colabora com Keating, com base no Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica , chamado BICEP2, usaram um telescópio no Pólo Sul para examinar de modo B polarização através de amplas áreas do céu. Em março, ele anunciou que tinha encontrado evidências de uma breve e muito rápida expansão do início do universo, chamado de inflação.
Uma das questões mais importantes da física que podem ser abordados a partir desses dados é a massa do neutrino de interação fraca, que foi pensado para não têm massa, mas os limites atuais indicam que os neutrinos têm massa abaixo de 1,5 elétron-volts. Feng disse que os dados de polarização de modo B, em seu estudo, enquanto que de acordo com as previsões da relatividade geral, não são estatisticamente significativos o suficiente ainda para fazer qualquer reclamação firmes sobre massas de neutrinos. Mas ao longo do próximo ano, ele e espero Keating analisar dados suficientes PolarBear, e seu instrumento sucessor - os Simons Array para proporcionar mais certeza sobre as massas de neutrinos.
"Este estudo é um primeiro passo em direção ao uso de lentes de polarização como uma sonda para medir a massa de neutrinos, usando todo o universo como um laboratório", disse Feng.
"Eventualmente, poderemos colocar neutrinos suficientes em uma" escala "para pesá-los, precisamente medir a sua massa", diz Keating. "Usando as ferramentas Chang desenvolveu, é só uma questão de tempo antes que possamos pesar o neutrino, a partícula elementar só fundamentais cuja massa é desconhecida. Isso seria um feito surpreendente para a astronomia, cosmologia e física em si ".
Os cientistas estão publicando detalhes de sua realização na edição de junho da revista Physical Review Letters, a revista de maior prestígio na física, que destacou seu papel como uma "sugestão do editor" por causa de sua importância e significado para a disciplina.
O estudo foi suportado por concessões do National Science Foundation, National Aeronautics and Space Administration, a Fundação Simons, e Irwin e Joan Jacobs .
O Galaxy diário via http://ucsdnews.ucsd.edu/
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