Rilevate Da BICEP2 Le Impronte Delle Onde Gravitazionali Primordiali

Simulazione di un'onda gravitazionale.
Fonte

E così, questa volta, l'attesa non è stata delusa perché sono state rilevate, da BICEP2, nientemeno che le impronte delle onde gravitazionali primordiali, increspature nello spazio-tempo, teorizzate da Albert Einstein nella sua Teoria della Relatività Generale. Tali onde forniscono il primo segno rivelatore diretto dell'inflazione esponenziale dell'Universo, che si sarebbe ampliato di 100 trilioni di trilioni di volte in una frazione di secondo, subito dopo la sua nascita.

I ricercatori della collaborazione BICEP2 hanno annunciato, ieri, la prima prova diretta di questa inflazione cosmica. I loro dati rappresentano anche le prime immagini di onde gravitazionali, che sono state descritte come i "primi tremori del Big Bang." Inoltre, i dati confermano una profonda connessione tra la meccanica quantistica e la relatività generale.
"Il rilevamento di questo segnale è uno degli obiettivi più importanti della cosmologia, oggi. Una gran mole di lavoro da parte di molte persone ha portato al raggiungimento di questo risultato", ha dichiarato John Kovac (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics), leader della collaborazione BICEP2.

Questi risultati innovativi provengono dalle osservazioni, mediante il telescopio BICEP2, della radiazione cosmica di fondo - un debole bagliore lasciato dal Big Bang. Piccole oscillazioni in questo bagliore residuo forniscono indizi circa le condizioni dell'universo primordiale. Ad esempio, le piccole differenze di temperatura, attraverso il cielo, mostrano dove erano più dense le parti dell'Universo, che poi condensarono in galassie e ammassi galattici. 


Poiché la radiazione cosmica di fondo è una forma di luce, essa presenta tutte le proprietà della luce, tra cui la polarizzazione. Sulla Terra, la luce solare viene diffusa dall'atmosfera e diventa polarizzata. Nello spazio, la radiazione cosmica di fondo fu diffusa da atomi ed elettroni e divenne polarizzata.

"Il nostro team è andato a caccia di un particolare tipo di polarizzazione detta "modalità B o B modi", che rappresenta una torsione o modello "a ricciolo" negli orientamenti polarizzati della luce antica," ha affermato il co-leader Jamie Bock (Caltech / JPL).

Le onde gravitazionali comprimono lo spazio mentre viaggiano, e questo schiacciamento produce una caratteristica ben distinta nella radiazione cosmica di fondo. Le onde gravitazionali hanno una "firma", proprio come le onde luminose, e possono avere polarizzazioni sinistrorse e destrorse.

"Il turbinoso modello B-mode è una firma unica per le onde gravitazionali. Questa è la prima immagine diretta delle onde gravitazionali attraverso il cielo primordiale" ha detto il co-leader Chao - Lin Kuo ( Stanford / SLAC ) .

Il gruppo ha esaminato scale spaziali sul cielo, che si estendono da uno a cinque gradi (da due a dieci volte la larghezza della Luna piena ). Per fare ciò, hanno scelto il Polo Sud con lo scopo di sfruttare la stabilità della sua aria fredda e secca.

"Il Polo Sud è uno dei luoghi più aridi e più chiari sulla Terra, perfetto per osservare le deboli microonde del Big Bang."

I ricercatori sono stati molto sorpresi di rilevare un segnale a polarizzazione B-mode considerevolmente più forte di quanto molti cosmologi avevano previsto. I ricercatori hanno analizzato i dati per più di tre anni, nel tentativo di escludere eventuali errori. Hanno anche valutato se la polvere nella nostra galassia abbia potuto produrre il modello osservato, ma i dati suggeriscono che ciò è altamente improbabile .


"È stato come cercare un ago in un pagliaio, e invece abbiamo trovato un piede di porco," ha detto il co-leader Clem Pryke (University of Minnesota ).

Quando gli è stato chiesto di commentare le implicazioni di questa scoperta, il teorico di Harvard Avi Loeb ha risposto, "Questo lavoro offre nuove intuizioni per alcune delle nostre domande basilari: Perché esistiamo? Come ha fatto a nascere l'universo? Questi risultati non sono solo una pistola fumante per l'inflazione, essi ci dicono anche quando l'inflazione ha avuto luogo e quanto sia stato potente il processo."

BICEP2 è la seconda fase di un programma coordinato, BICEP and Keck Array experiments, che ha una struttura co-PI . I quattro leader della ricerca sono John Kovac (Harvard ), Clem Pryke (UMN ), Jamie Bock (Caltech / JPL ), e Chao - Lin Kuo (Stanford / SLAC ). Tutti hanno collaborato, per ottenere tale risultato, insieme a squadre eccellenti di studenti e scienziati. Altre istituzioni, che hanno collaborato con BICEP2, sono: l'Università della California a San Diego, la University of British Columbia, il National Institute of Standards and Technology, l'Università di Toronto, Università di Cardiff, il Commissariat à l' Energie Atomique .

BICEP2 è finanziato dalla National Science Foundation (NSF ). NSF gestisce anche la stazione al Polo Sud dove si trovano BICEP2 e gli altri telescopi, utilizzati in questo lavoro. La Keck foundation  ha partecipato con grandi finanziamenti per la costruzione dei telescopi della squadra. NASA, JPL, e la Moore Foundation hanno sostenuto generosamente lo sviluppo della strumentazone, che ha reso possibili queste misurazioni.


Per dettagli tecnici, cercate informazioni cartacee sul sito web di BICEP2:
http://www.cfa.harvard.edu/news/2014-05 

Di seguito il video della presentazione tecnica, prima parte.





Riferimenti:

http://www.cfa.harvard.edu/news/2014-05

http://bicepkeck.org/#papers

http://bicepkeck.org/#figures

http://bicepkeck.org/visuals.html

http://bicepkeck.org/web_page_links.html

http://www.nature.com/news/how-astronomers-saw-gravitational-waves-from-the-big-bang-1.14885