Eine der jüngsten Sagen in der Kosmologie begann mit der BICEP2-Pressekonferenz, in der Beweise für eine frühe kosmische Inflation bekannt gegeben wurden. Es gab einige Kontroversen, seit die Pressemitteilung veröffentlicht wurde, bevor das Papier von Experten begutachtet wurde. Die Ergebnisse wurden schließlich in Physical Review Letters veröffentlicht, allerdings mit einer vorsichtigeren Schlussfolgerung als die ursprüngliche Pressemitteilung. Jetzt hat das Planck-Team weitere Daten veröffentlicht. Diese neue Arbeit wurde noch nicht von Experten begutachtet, sieht aber für BICEP2 nicht gut aus.
Wie Sie sich vielleicht erinnern, analysierte BICEP2 das Licht des kosmischen Mikrowellenhintergrunds (CMB) auf der Suche nach einem Muster, das als B-Mode-Polarisation bekannt ist. Dies ist ein Muster aus polarisiertem Licht, das (theoretisch) durch Gravitationswellen verursacht wird, die durch die frühe kosmische Inflation erzeugt werden. Es besteht absolut kein Zweifel, dass BICEP2 die B-Mode-Polarisation erkannt hat, aber das ist nur die halbe Herausforderung. Die andere Hälfte beweist, dass die B-Mode-Polarisation, die sie sahen, auf die kosmische Inflation zurückzuführen war und nicht auf einen anderen Prozess, hauptsächlich Staub. Und darin liegt das Problem. Staub ist in der Milchstraße ziemlich verbreitet und kann auch eine B-Mode-Polarisation erzeugen. Da sich der Staub zwischen uns und dem CMB befindet, kann er sein B-Modus-Signal verunreinigen. Dies wird manchmal als Vordergrundproblem bezeichnet. Um wirklich zu beweisen, dass Sie Beweise für die B-Mode-Polarisation im CMB haben, müssen Sie sicherstellen, dass Sie alle Vordergrundeffekte aus Ihren Daten eliminiert haben.
Als die BICEP2-Ergebnisse zum ersten Mal bekannt gegeben wurden, wurde sofort die Frage nach dem Staub aufgeworfen. Einige Forscher stellten fest, dass in Magnetfeldern eingefangene Staubpartikel stärkere B-Modus-Effekte erzeugen könnten, als ursprünglich angenommen. Andere wiesen darauf hin, dass ein Teil der von BICEP2 verwendeten Daten zur Unterscheidung von Vordergrundstaub nicht sehr genau war. Dies ist einer der Gründe, warum die endgültigen Ergebnisse von „ Wir haben Inflation gefunden !” zu ' Wir glauben, die Inflation gefunden zu haben! (Aber wir können nicht sicher sein. )'
Staubeffekte von Planck (schattierter Bereich) im Vergleich zu den Inflationsergebnissen von BICEP2 (durchgezogene Linie).
Quelle: Planck-Kollaboration
Die neuen Ergebnisse von Planck-Chip behaupten das sogar noch weiter. Während BICEP2 eine bestimmte Himmelsregion untersuchte, sammelte Planck Daten über den gesamten Himmel. Dies bedeutet viel mehr Daten, die verwendet werden können, um Vordergrundstaub von einem CMB-Signal zu unterscheiden. Dieses neue Papier präsentierte eine Karte des Vordergrundstaubs, und eine gute Zusammenfassung ist in der Abbildung zu sehen. Die schattierten Bereiche stellen die B-Modus-Werte aufgrund von Staub in verschiedenen Maßstäben dar. Die durchgezogene Linie stellt die B-Mode-Verteilung aufgrund der Inflation dar, wie sie von BICEP2 gesehen wird. Wie Sie sehen können, passt es sehr gut zum Staubsignal.
Die einfache Schlussfolgerung ist, dass sich die Ergebnisse von BICEP2 als Staub erwiesen haben, aber das ist nicht ganz genau. Es ist möglich, dass BICEP2 eine Mischung aus Staub- und Inflationssignalen gefunden hat, und mit einer besseren Entfernung von Vordergrundeffekten kann es immer noch zu einem echten Ergebnis kommen. Es ist auch möglich, dass alles Staub ist.
Obwohl dies eine schlechte Nachricht zu sein scheint, beantwortet es tatsächlich ein Rätsel in den BICEP2-Ergebnissen. Das von BICEP2 behauptete Inflationsniveau war tatsächlich ziemlich hoch. Viel größer als erwartet als viele beliebte Modelle. Die Tatsache, dass ein gutes Chucks der B-Mode-Polarisation auf Staub zurückzuführen ist, bedeutet, dass die Inflation nicht so groß sein kann. Kleine Inflationsmodelle sind also wieder in Mode. Es sollte auch betont werden, dass selbst wenn gezeigt wird, dass die BICEP2-Ergebnisse vollständig auf Staub zurückzuführen sind, dies nicht bedeutet, dass keine Inflation existiert. Es würde einfach bedeuten, dass wir keine Beweise haben.
Es ist verlockend, das alles mit ein wenig Schadenfreude zu betrachten. Har, har, die Wissenschaftler haben es wieder falsch verstanden. Aber eine genauere Ansicht wäre, wenn zwei rivalisierende Sportmannschaften ein ausgezeichnetes Spiel spielen. BICEP2 hätte fast ein Tor erzielt, aber Planck stellte eine hervorragende Verteidigung auf. Beide Teams wollen als Erster ein Tor erzielen, aber das andere Team lässt sie nicht schummeln, um zu gewinnen. Und wir dürfen zusehen, wie es passiert.
Jeder, der sagt, Wissenschaft sei langweilig, hat nicht aufgepasst.
Hier ist das Papier des Planck-Teams.
