En ny undersøgelse har været ventet med stor spænding af fysikere og astronomer verden over. Men for mange forskere vil resultatet være nedslående.
Kort fortalt er en sensationel astronomisk opdagelse nemlig blevet endeligt afblæst: Forskerne har alligevel ikke opsnappet signaler fra såkaldte gravitationsbølger, som blev skabt i splitsekundet efter universets fødsel.
»For et års tid siden kom nyheden frem om, at der var blevet fundet tegn på gravitationsbølger fra Big Bang. Men nu har vi fastslået, at de signaler, som blev målt, alligevel ikke stammer fra Big Bang,« fortæller Hans Ulrik Nørgaard-Nielsen, som er seniorforsker ved afdelingen for Astrofysik på Danmarks Tekniske Universitet (DTU).
Han er en af forskerne bag den nye undersøgelse, som viser, at forskerne i første omgang misforstod deres målinger, fordi målingerne blandt andet blev forstyrret af kosmisk støv.
Tvivl om sensation voksede støt
Baggrunden for den nye undersøgelse er, at forskere fra det såkaldte BICEP2-samarbejde i marts sidste år annoncerede, at en målestation på Sydpolen havde opsnappet tegn på gravitationsbølger, beskrevet som »de første rystelser efter Big Bang.«
Opdagelsen gav genlyd i hele verden, men den indledende jubel over målingerne blev imidlertid hurtigt afløst af skepsis.
Flere og flere forskere såede tvivl om, hvorvidt BICEP2-forskere vitterligt havde opsnappet de oldgamle signaler. Nogle af kritikerne arbejdede blandt andet ved den europæiske forskningssatellit Planck.
Planck-satellitten er ligesom BICEP2′s målestation på Sydpolen på jagt efter tegn på gravitationsbølger, men søger efter dem på en anden måde.
I stedet for at kritisere hinanden endte Planck-forskerne og BICEP2-forskerne med at slå sig sammen og ved fælles hjælp opklare mysteriet om, hvorvidt der var tale om gravitationsbølger fra universets fødsel.
Big Bang-opdagelsen er endeligt død
Resultatet af samarbejdet har været ventet med spænding, og nu er de mange rygter endeligt blevet bekræftet: »Opdagelsen af gravitationsbølger er nu officielt død,« som det lyder i en overskrift på Nature News.
\ 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. Siden blev der sået alvorlig tvivl om, hvorvidt BICEP2’s målinger holdt vand. I en ny undersøgelse analyserer forskere data fra BICEP2 (målestation på Sydpolen), Planck-missionen (satellit) og Keck Array (teleskoper på Sydpolen). De fastslår, at BICEP2 alligevel ikke har målt signaler fra gravitationsbølger fra Big Bang.
»Jeg tror ikke længere, at BICEP2 detekterede signalet fra gravitationsbølger,« lyder det i en kommentar i samme artikel fra den amerikanske forsker Marc Kamionkowski fra Johns Hopkins University i Baltimore.
Han er hverken en del af BICEP2-samarbejdet eller Planck-samarbejdet, men har læst de nye resultater.
Det kræver en lille forklaring at forstå, hvorfor målinger af gravitationsbølger er så afgørende for forskerne.
Derfor er gravitationsbølger så vigtige
En udbredt teori om, hvordan universet blev født, siger, at universet begyndte at udvide sig med voldsom hastighed i splitsekundet efter Big Bang – et fænomen, som forskerne har døbt ‘kosmisk inflation’.
Teorien om kosmisk inflation siger også, at den hastige udvidelse af universet betød, at der blev skabt gravitationsbølger allerede i splitsekundet efter Big Bang.
Hvis forskerne kan finde tegn på eksistensen af disse gravitationsbølger, bliver det derfor anset som et vigtigt bevis på, at teorien om kosmisk inflation er rigtig.
Men den nye undersøgelse fastslår altså, at forskerne netop ikke har været i stand til at detektere signalerne fra de urgamle gravitationsbølger.
»Desværre har vi ikke været i stand til at bekræfte, at signalet er et aftryk fra den kosmiske inflation,« udtaler en af de ledende forskere ved Planck-satellitten, Jean-Loup Puget, i en pressemeddelelse.
Sådan leder man efter gravitationsbølger
Når forskerne søger efter signalerne fra gravitationsbølger, kigger de på den kosmiske baggrundsstråling. Den kosmiske baggrundsstråling er en svag stråling fra verdensrummet, der også bliver beskrevet som himlens ’ældste lys’.
Ifølge teorien om kosmisk inflation burde gravitationsbølger efterlade sig et særligt mønster i den kosmiske baggrundsstråling – et mønster, som forskerne kalder B-modes.
»Det hele handler om, at hvis vi kan finde B-modes, så er de det første empiriske bevis på, at den kosmiske inflation har fundet sted. Ellers har teoretikerne ikke rigtig nogen målinger at hænge deres teori op på,« forklarer Hans Ulrik Nørgaard-Nielsen, som i flere år har været involveret i Planck-missionen
Problemer med støv
Et af problemerne er bare, at vores egen galakse Mælkevejen er fuld af kosmisk støv – bittesmå partikler i verdensrummet – og det kosmiske støv kan også efterlade sig B-mode-mønstre i den kosmiske baggrundsstråling.
Med hjælp fra undersøgelser fra Planck-satellitten har forskerne fundet ud af, at BICEP2-forskerne i første omgang undervurderede, hvor meget kosmisk støv der var på himlen over Sydpolen – og dermed kom der kort fortalt fejl i deres tolkning af målingerne.
»Da vi første gang detekterede signalet i vores data (fra gravitationsbølgerne, red.) brugte vi de modeller over kosmisk støv, som var tilgængelige på det tidspunkt,« udtaler John Kovac, ledende forsker fra BICEP2, i en pressemeddelelse.
Siden da har Planck-satellitten imidlertid kortlagt det kosmiske støv over Sydpolen med langt større nøjagtighed. Og det betyder altså, at BICEP2’s oprindelige påstand om, at de havde målt B-modes, skabt af gravitationsbølger fra Big Bang, ikke længere holder.
»BICEP2 har godt nok fundet B-modes – vi tror bare ikke længere på, at de stammer fra gravitationsbølger fra Bing Bang. De stammer fra kosmisk støv og universets galaksehobe. Men det er også en opdagelse; at vi kan måle B-modes fra universets galaksehobe,« siger Hans Ulrik Nørgaard-Nielsen.
Teorien om kosmisk inflation lever stadig
Selvom den nye undersøgelse er nedslående nyt for tilhængere af teorien om kosmisk inflation, så understreger forskerne, at den nye undersøgelse langt fra betyder, at teorien om kosmisk inflation er endeligt død.
For selvom forskerne ikke har fundet tegn på gravitationsbølger fra Big Bang, så betyder det ikke nødvendigvis, at de slet ikke findes – vi har bare ikke fundet dem endnu, lyder det fra forskerne. De understreger samtidig, at BICEP2 har kun søgt efter gravitationsbølgerne i et begrænset område af himlen.
»Signalet fra gravitationsbølger kan stadig findes derude, og jagten fortsætter helt klart,« lyder det i en pressemeddelelse fra Brendan Crill, som er en af de ledende medlemmer af både Planck-missionen og BICEP2-projektet.
Som noget helt nyt har den nye undersøgelse indsnævret den fortsatte jagt på gravitationsbølger – forskerne har nemlig fastsat en øvre grænse for, hvor stærkt et eventuelt signal fra gravitationsbølger vil være, hvis det bliver fundet i fremtiden.
Den nye undersøgelse vil snart blive publiceret i det anerkendte videnskabelige tidsskrift Physical Review Letters og har en række danske forskere på forfatterlisten.
