Afbeelding tegoed: NSF
Astronomen van de National Science Foundation en Caltech hebben de meest gedetailleerde beelden gemaakt die ooit zijn gemaakt van het oudste licht dat door het heelal wordt uitgezonden. Het team gebruikte de Cosmic Background Imager, een reeks gevoelige microgolfdetectoren in de Chileense woestijn, om licht te verzamelen dat 14 miljard jaar had gereisd om de aarde te bereiken; het toont ons het heelal op slechts 300.000 jaar oud, net zoals er zich materie was gaan vormen die uiteindelijk sterrenstelsels, sterren, planeten en ons werden.
Astronomen die opereren vanaf een afgelegen plateau in de Chileense woestijn, hebben de meest gedetailleerde beelden gemaakt die ooit zijn gemaakt van het oudste licht dat door het heelal wordt uitgezonden, en leveren onafhankelijke bevestiging van controversiële theorieën over de oorsprong van materie en energie.
De Cosmic Background Imager (CBI), gefinancierd door de National Science Foundation (NSF) en het California Institute of Technology (Caltech), verlegden de grenzen van de beschikbare technologie en ontdekten minuscule variaties in de kosmische microgolfachtergrond, de straling die in bijna 14 miljard jaar. Een kaart van de fluctuaties toont de eerste voorlopige zaden van materie en energie die later zouden evolueren tot clusters van honderden sterrenstelsels.
De metingen leveren ook onafhankelijk bewijs voor de lang bediscussieerde inflatietheorie, die stelt dat het universum tijdens zijn eerste micro-momenten een gewelddadige expansie onderging. Na ongeveer 300.000 jaar koelde het voldoende af om de zaden van materie te laten vormen en werd het "transparant", waardoor er licht doorheen kon. CBI heeft restanten van die vroege straling waargenomen. De gegevens helpen wetenschappers ook om meer te weten te komen over de afstotende kracht die 'donkere energie' wordt genoemd en die de zwaartekracht lijkt te trotseren en het universum te dwingen te versnellen in een steeds sneller tempo.
'Dit is fundamenteel onderzoek op zijn best en spannendst', zegt NSF-directeur Rita Colwell. “Elk nieuw beeld van het vroege universum verfijnt ons model van hoe het allemaal begon. Net zoals het universum groeit en zich verspreidt, blijft de kennis van de mensheid over onze eigen oorsprong toenemen, dankzij de technische expertise en geduldige volharding van wetenschappers als deze. "
"We hebben voor het eerst de zaden gezien die tot clusters van sterrenstelsels hebben geleid, waardoor theorieën over de vorming van sterrenstelsels een stevige observatiepositie hebben gekregen", zei teamleider Anthony Readhead van Caltech. "Deze unieke observaties met hoge resolutie bieden een nieuwe reeks kritische tests van de kosmologie en leveren nieuw en onafhankelijk bewijs dat het universum plat is en wordt gedomineerd door donkere materie en donkere energie."
Readhead, met Caltech-collega's Steve Padin en Timothy Pearson en anderen uit Canada, Chili en de Verenigde Staten, genereerde de beste metingen tot nu toe van de kosmische microgolfachtergrond. Kosmische microgolfachtergrond (CMB) is een record van de eerste fotonen die ongeveer 300.000 jaar na de kosmische explosie bekend als de oerknal, waarvan algemeen wordt aangenomen dat ze het universum heeft voortgebracht, zijn ontsnapt uit het snel afkoelende, coalescerende universum.
Gegevens van de CBI over temperatuurverdelingen in de CMB ondersteunen een wijziging van de oerknaltheorie; die wijziging wordt inflatietheorie genoemd. Inflatie stelt dat het hete plasma van het oorspronkelijke universum in de eerste 10-32 seconden een extreme en snelle expansie onderging. De variaties in temperatuur gemeten door de CBI zijn zo klein als 10 miljoenste van een graad.
Door de pieken van de temperatuurverdeling uit te zetten, toonden de wetenschappers aan dat de precieze CBI-gegevens volledig consistent zijn met inflatie en eerdere bevindingen van andere wetenschappers bevestigen. In april 2000 kondigde een internationaal team van kosmologen onder leiding van Caltech's Andrew Lange het eerste overtuigende bewijs aan dat het universum plat is, dat wil zeggen dat de geometrie zodanig is dat parallelle lijnen niet zullen convergeren of uiteenlopen. Het team van Lange observeerde met een andere frequentie dan CBI, met behulp van een ballon op grote hoogte die over Antarctica werd gevlogen.
Sindsdien hebben twee andere teams - gebruikmakend van onafhankelijke methoden - hun analyses onthuld van de zeer zwakke temperatuurschommelingen tussen de kosmische microgolven. De vier instrumenten hebben nauwkeurige metingen uitgevoerd van parameters die kosmologen al lang gebruiken om het vroege heelal te beschrijven. Elke set gegevens heeft nieuwe aanwijzingen opgeleverd voor de vorm van het embryonale plasma en heeft wetenschappers dichter bij definitieve antwoorden gebracht. NSF ondersteunt het werk van alle vier de teams en hun instrumenten, waarvan sommige al meer dan 15 jaar.
Vijf artikelen over de CBI-gegevens zijn vandaag voor publicatie bij het Astrophysical Journal ingediend.
De CBI bestaat uit 13 interferometers gemonteerd op een platform met een diameter van 6 meter, werkend op frequenties van 26 GHz tot 36 GHz. Gelegen in de droogste woestijn ter wereld - de Atacama - profiteert CBI van de lage luchtvochtigheid op een hoogte van 5.080 meter (16.700 voet). NSF ondersteunt het CBI-onderzoek sinds 1995. De Nationale Raad voor Wetenschap en Technologie van Chili leverde de CBI-site.
Oorspronkelijke bron: NSF-persbericht
