Målefejl: Sensationelle signaler fra Big Bang undervurderer støv
Det vakte begejstring verden over, da en forskergruppe proklamerede, at de havde målt signaler - såkaldte gravitationsbølger - fra universets fødsel. Ny analyse viser nu, at forskerne undervurderede betydningen af kosmisk støv.
Med et avanceret radioteleskop, som er opstillet på Sydpolen, har forskergruppen BICEP2 målt signaler, som de mener, stammer helt tilbage fra universets skabelse. Nu sår nye analyser fra Planck-satellitten tvivl om målingerne. (Foto: Keith Vanderlinde, National Science Foundation)

Fysikere over hele verden jublede, da den amerikanske forskergruppe BICEP2 i marts i år annoncerede, at de havde målt signaler, som rakte helt tilbage til universets begyndelse.

Men efterhånden som flere og flere forskere har gået BICEP2’s resultater efter i sømmene, er begejstringen aftaget.

En ny undersøgelse med dansk deltagelse tyder nu på, at BICEP2-forskerne har undervurderet betydningen af kosmisk støv i deres målinger. Og det giver fornyet skyts til de kritikere, som mener, at det slet ikke var signaler fra Big Bang, der blev målt – men måske bare støv.

»Diskussionen er ikke færdig endnu. Men vi kan i hvert fald sige, at en del af de signaler, BICEP2 har målt, kommer fra kosmisk støv,« fortæller seniorforsker og astrofysiker Hans Ulrik Nørgaard-Nielsen fra DTU Space.

Han er en af forskerne bag den nye undersøgelse, som bygger på data fra den europæiske satellit Planck.

Målinger fortæller om universets fødsel

Da BICEP2-forskerne offentliggjorde deres målinger tidligere i år, blev de anset for at være et stort gennembrud, fordi de var de hidtil mest direkte 'beviser', som støttede teorien kendt som ’kosmisk inflation’.

Kosmisk inflation er et fænomen, som forekom splitsekunder efter universets fødsel – Big Bang – og som fik universet til at udvide sig med enorm hastighed.

Teorien om kosmisk inflation indebærer en meget præcis forudsigelse af, at der ville være blevet skabt såkaldte gravitationsbølger – krusninger i rumtiden - der også er blevet beskrevet som ’de første rystelser af Big Bang’.

Disse gravitationsbølger ville ifølge teorien efterlade sig et særligt mønster i himlens ’ældste lys’ - den kosmiske baggrundsstråling.

Det var netop dette mønster, som BICEP2-forskerne mente, at de havde været I stand til at måle med et stort teleskop, som er opstillet på Sydpolen.

»Man kan ikke se selve gravitationsbølgerne, men det burde være muligt at måle deres aftryk på den kosmiske baggrundsstråling. Problemet er bare, at det er et helvedes svagt signal, og derfor kan det nemt blive forurenet med alle mulige fejlkilder,« forklarer Hans Ulrik Nørgaard-Nielsen fra DTU Space.

Støv kan være fejlkilde

En af fejlkilderne kan netop være støv, som kommer fra vores egen galakse Mælkevejen.

Fakta

Gravitationsbølger er tyngdebølger, som udbreder sig med lysets hastighed, og som ifølge Einsteins generelle relativitetsteori udsendes af et varierende tyngdefelt.

I marts 2014 annoncerede forskere fra det såkaldte BICEP2-samarbejde, at de har målt signaler fra gravitationsbølger, som stammer helt tilbage det det første splitsekund efter universets fødsel.

BICEP2-forskerne kaldte selv deres data for ’den rygende pistol’ som viser, at den såkaldte inflationsteori holder stik.

Inflationsteorien er en udbredt teori om universets fødsel, som siger, at universet udvidede sig meget voldsomt i splitsekundet efter Big Bang.

En ny analyse med data fra den europæiske Planck-satellit peger på, at BICEP2-forskerne ikke har taget tilstrækkelig højde for kosmisk støv i deres målinger.

Kilder: Gyldendals den store Danske, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, arXiv.org

Den europæiske Planck-satellit har netop som et af sine formål at kortlægge det kosmiske støv i Mælkevejen, og derfor har mange fysikere ventet med spænding på nye resultater fra Planck-satellitten.

I Planck-forskernes nye analyse når de frem til, at en del af det stykke af himlen, som BICEP2-forskerne har observeret, indeholder mere kosmisk støv, end hvad BICEP2-forskerne havde antaget.

»Det er meget svære målinger at lave, så vi kan ikke konkludere andet, end at BICEP2 har undervurderet mængden af støv. Men hvor meget de har undervurderet det, ved vi ikke endnu. Vi kan ikke udelukke, at de har ret – de kan stadig godt have målt signaler fra Big Bang, men i så fald er de bare svagere,« forklarer Hans Ulrik Nørgaard-Nielsen.

'Ekstremt vigtigt' for viden om universets fødsel

Lektor Martin Sloth fra Institut for Fysik, Kemi og Farmaci på Syddansk Universitet er enig.

»Hvor BICEP2 før hævdede at have set aftrykket fra gravitationsbølgerne, så viser Planck nu, at det ikke nødvendigvis er sandt. De kan ikke udelukke, at det er sandt, men de kan vise, at BICEPs målinger måske kan skyldes effekten fra kosmisk støv,« siger Martin Sloth.

Han forsker i universets oprindelse, men har ikke været en del af den nye undersøgelse, som han mener er meget væsentlig.

»Det er ekstremt vigtig, for hvis BICEP2s resultater var korrekte, ville det have ekstreme konsekvenser for vores viden om universets fødsel. Man havde håbet, at Plancks data kunne verificere BICEP2s resultater, men det er ikke afklaret endnu,« siger Martin Sloth, som er leder af forskergruppen Universe-Origins.

Planck ventes at skabe klarhed

Senere i år ventes Planck-forskerne at offentliggøre flere nye resultater, som kan skabe endnu mere klarhed over, hvorvidt det vitterligt er signaler fra Big Bang, som forskerne fra BICEP2-samarbejdet har målt.

Herudover har en flok BICEP2-forskere og Planck-forskere også slået sig sammen for at komme til bunds i hovedbruddet omkring signalerne som måske – måske ikke – er efterladenskaber fra universets skabelse for 14 milliarder år siden.

»Det var oplagt at gå sammen, fordi BICEP2 havde problemer med at finde ud af, hvor meget støv der var i deres målinger. Planck er specielt konstrueret til at beskrive signaler fra kosmisk støv, så derfor var der enighed om, at det var en god ide at slå pjalterne sammen og ved fælles hjælp få frem til et bedre resultat,« siger Hans Ulrik Nørgaard-Nielsen, som er med i samarbejdet mellem Planck og BICEP2.

De nye resultater fra Planck bliver sandsynligvis offentliggjort til december.