Anizotropia kosmicznego promieniowania tła obserwowana przez satelitę Planck. Fot. ESA oraz Planck Collaboration. O najnowszym obrazie Wszechświata na podstawie wyników projektu Planck opowiadał 31 lipca na wykładzie w Toruniu pracujący z ramienia NASA przy misji kosmicznej Planck prof. Krzysztof Górski.
Planck to misja Europejskiej Agencji Kosmicznej, prowadzona we współpracy z NASA. Jej zadaniem są pomiary Wszechświata w zakresie promieniowania mikrofalowego. Jednym z liderów projektu Planck jest prof. Krzysztof Górski, pracujący w Jet Propulsion Laboratory/Caltech w Pasadenie w Stanach Zjednoczonych oraz w Obserwatorium Astronomicznym Uniwersytetu Warszawskiego.
W ostatnich miesiącach ukazał się cykl publikacji naukowych na temat wyników zebranych przez satelitę Planck. W szczególności opublikowano mapę Wszechświata w zakresie promieniowania mikrofalowego, opartą o dane z pierwszych 15 miesięcy misji. Mapa ta ogólnie jest zgodna z wynikami uzyskanymi przez wcześniejsze misje kosmiczne, ale w pewnych aspektach występują różnice.
Satelita Planck. Źródło WikiPediaWedług pomiarów satelity Planck Wszechświat ma 13,81 miliardów lat, z dokładnością do 50 milionów lat. Dane wskazują, że tajemniczej ciemnej energii jest nieco więcej niż sądzono, odpowiada ona za 68 proc. energii Wszechświata.
„W dużych skalach kątowych jest bardzo drobna różnica pomiędzy tym, co pomierzył satelita WMAP i my. Na razie nie wiemy, czemu tak jest, pracujemy nad wyjaśnieniem. Jako Planck Collaboration stoimy na stanowisku takim, że na satelicie Planck pomiary były wykonywane dwoma instrumentami, które posługiwały się dwoma różnymi metodami, więc rezultaty są poprawne i być może były jakieś błędy w danych WMAP lub ich obróbce. Zespoły obu misji współpracują ze sobą, aby znaleźć przyczynę rozbieżności” - wyjaśnił Górski w wywiadzie dla PAP.
Innym wynikiem potrzebującym wyjaśnienia jest pewien efekt asymetrii, zależności rozkładu temperatury promieniowania tła od kierunku na niebie (anizotropii). Już w 2003 roku, jako jedni z pierwszych, Górski wraz ze współpracownikami i swoimi studentami zaczęli zajmować się efektem istnienia wyróżnionego kierunku w kosmosie, co sugerowały dane z WMAP. Badacze przez wiele lat czekali na Plancka, aby sprawdzić, czy efekt ten jest realny. Najnowsze dane wskazują, że jest pewien efekt asymetrii na niebie, który wydaje się kosmologiczny, a nie lokalny, pochodzący np. od naszej Galaktyki. Teraz zacznie się nowa runda badań próbujących wytłumaczyć to zjawisko.
Porównanie rozdzielczości obrazów promieniowania tła z misji COBE, WMAP i Planck. Źródło WikiPedia„Podstawowe założenie najpopularniejszego modelu inflacyjnego, opisującego ewolucję Wszechświata, jest takie, że istniał jakiś mechanizm, który spowodował takie rozdęcie obszaru zawierającego obserwowaną obecnie część Wszechświata, że jakiekolwiek niejednorodności zostały rozdmuchane do takich rozmiarów, że są bardzo bliskie Wszechświatowi płaskiemu i izotropowemu, co tłumaczy jego obecnie obserwowany wygląd. Anizotropia promieniowania tła może oznaczać, że era inflacji nie trwała tak długo, jak sądzono, że być może jednak widać pewne niejednorodności z ery przed kosmiczną inflacją. Są też inne spekulacyjne teorie: może zaczynamy widzieć fale grawitacyjne albo obserwujemy inny rodzaj zaburzeń niż adiabatyczne” - mówi naukowiec.
Wskazuje dodatkowo, że Planck zmierzył nie tylko rozkład temperatury promieniowania tła, ale także polaryzację. W czerwcu przyszłego roku powinny zostać opublikowane dane na temat polaryzacji. Jeżeli okaże się, że podobny efekt jest widoczny także w polaryzacji, zjawisko to będzie trzeba traktować bardziej serio i stanie się przedmiotem intensywniejszych badań naukowców w najbliższych latach.
Tłumacząc w rozmowie z PAP znaczenie projektu Planck, prof. Górski porównał satelitę do ferrari w Formule 1, szczególnie w dziedzinie satelitarnych badań promieniowania tła. „Gdy się buduje nowy silnik lub poprawia stary na nowy sezon, to nie jeździ on dwa raz szybciej niż inne, tylko jest lepszy o ułamki sekund. Podobnie jest w przypadku Plancka – stawia na doprecyzowanie pomiarów oraz duży zakres zdolności rozdzielczej: od całego nieba do 5 minut łuku. Tego typu instrumenty pozwalają kalibrować potem wszystkie inne eksperymentalne badania” - wyjaśnił astronom.
Badacz wskazuje, że istotna jest także inna sprawa: „Po pierwsze: zbiór danych” - mówi. Planck obserwuje całe niebo w dziewięciu częstotliwościach, z których większość nie była do tej pory obserwowana na całym niebie tak dokładnie. Ten zbiór danych będzie ważny dla astronomii przez lata. Naukowcy do tej pory analizują dane z misji IRAS, mimo że są one stare (był to pierwszy sztuczny satelita do badania promieniowania podczerwonego, wystrzelono go w 1983 roku, dokonał przeglądu prawie całego nieba).
„W obrazach z Plancka są całe +tony+ astronomii. Sygnał kosmologiczny to tylko jedna, drobna część całości. Są dane o bardzo wielu innych obiektach, które będą analizowane przez astronomów o różnych specjalizacjach. Zakres zagadnień, które dzięki danym Plancka można rozważać, jest bardzo szeroki” - tłumaczy Górski.
Profesor podkreśla też znaczenie misji Planck w historycznym kontekście całej dziedziny badań promieniowania mikrofalowego. „Wszystko zaczęło się niecałe 50 lat temu. Kiedy zaczynałem swoją karierę, nie było w ogóle jeszcze takich pomiarów, a w ciągu kilku generacji naukowego życia mamy sytuację, że dziedzina zmierza do momentu, w którym będzie eksperymentalnie przebadana” - dodaje.
Pierwszym sztucznym satelitą przeznaczonym specjalnie do badań promieniowania tła był COBE, wystrzelony przez NASA w 1989 roku. W roku 2001 NASA wystrzeliła satelitę WMAP, który znacząco poprawił zdolność rozdzielczą w stosunku do map COBE. W 2009 r. Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) umieściła w kosmosie satelitę Planck, który jeszcze bardziej poprawił dokładność wykonywanych obserwacji.
Naukowiec jest sceptyczny odnośnie szans na podobną misję w najbliższej dekadzie. Uważa, że są to zbyt duże projekty, aby ktokolwiek na świecie był w stanie przeprowadzić je samodzielnie. Przypuszcza, że może w perspektywie 10 lat pojawi się jakaś mała misja, ale na wielki projekt, taki jak Planck, będzie trzeba poczekać dwadzieścia albo trzydzieści lat.
Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl
Przeczytaj więcej: 
„Podstawowe założenie najpopularniejszego modelu inflacyjnego, opisującego ewolucję Wszechświata, jest takie, że istniał jakiś mechanizm, który spowodował takie rozdęcie obszaru zawierającego obserwowaną obecnie część Wszechświata, że jakiekolwiek niejednorodności zostały rozdmuchane do takich rozmiarów, że są bardzo bliskie Wszechświatowi płaskiemu i izotropowemu, co tłumaczy jego obecnie obserwowany wygląd. Anizotropia promieniowania tła może oznaczać, że era inflacji nie trwała tak długo, jak sądzono, że być może jednak widać pewne niejednorodności z ery przed kosmiczną inflacją. Są też inne spekulacyjne teorie: może zaczynamy widzieć fale grawitacyjne albo obserwujemy inny rodzaj zaburzeń niż adiabatyczne” - mówi naukowiec.
