De enige manier om te weten hoe het heelal was op het moment van de oerknal, vereist analyse van de zwaartekrachtgolven die werden gecreëerd toen het heelal begon. Het niet detecteren van de golven levert beperkingen op over de beginvoorwaarden van het universum en vernauwt het veld waar we eigenlijk moeten kijken om ze te vinden.
Net zoals het de kosmische microgolfachtergrond produceerde, wordt aangenomen dat de oerknal een stroom van zwaartekrachtgolven heeft veroorzaakt - rimpelingen in het weefsel van ruimte en tijd. Volgens ons huidige inzicht zijn gravitatiegolven de enige bekende vorm van informatie die ons vanaf het begin van het heelal onvervormd kan bereiken. Ze zouden worden gezien als een "stochastische" of willekeurige achtergrond en zouden informatie met zich meedragen over hun gewelddadige oorsprong en over de aard van de zwaartekracht die niet kan worden verkregen met conventionele astronomische instrumenten. Het bestaan van de golven werd door Albert Einstein in 1916 voorspeld in zijn algemene relativiteitstheorie.
Analyse van gegevens over een periode van twee jaar, van 2005 tot 2007, levert op dat de stochastische achtergrond van gravitatiegolven nog niet is ontdekt. Maar het niet ontdekken van de achtergrond, beschreven in een nieuw artikel in Nature van 20 augustus, biedt zijn eigen merk van inzicht in de vroegste geschiedenis van het universum.
"Aangezien we de stochastische achtergrond niet hebben waargenomen, zijn sommige van deze modellen uit het vroege universum die een relatief grote stochastische achtergrond voorspellen uitgesloten", zegt Vuk Mandic, assistent-professor aan de Universiteit van Minnesota en het hoofd van de groep die de analyse. "We weten nu iets meer over parameters die de evolutie van het universum beschrijven toen het nog geen minuut oud was."
Volgens Mandic beperken de nieuwe bevindingen modellen van kosmische snaren, objecten waarvan wordt voorgesteld dat ze zijn overgebleven vanaf het begin van het universum en vervolgens tot enorme lengtes zijn uitgerekt door de expansie van het universum; de snaren, zeggen sommige kosmologen, kunnen lussen vormen die zwaartekrachtsgolven produceren terwijl ze oscilleren, vergaan en uiteindelijk verdwijnen.
"Aangezien we de stochastische achtergrond niet hebben waargenomen, zijn sommige van deze modellen uit het vroege universum die een relatief grote stochastische achtergrond voorspellen uitgesloten", zegt Mandic. "Als er kosmische snaren of superstrings bestaan, moeten hun eigenschappen overeenkomen met de metingen die we hebben gedaan - dat wil zeggen dat hun eigenschappen, zoals snaarspanning, meer beperkt zijn dan voorheen."
Dit is interessant, zegt hij, 'omdat dergelijke snaren ook zogenaamde fundamentele snaren kunnen zijn, die voorkomen in snaartheoremodellen. Onze meting biedt dus ook een manier om snaartheorie modellen te onderzoeken, wat tegenwoordig zeer zeldzaam is. ”
Bij de analyse zijn gegevens gebruikt die zijn verzameld van de LIGO-interferometers in Hanford, Wash. En Livingston, La. Elk van de L-vormige interferometers maakt gebruik van een lasersplitsing in twee bundels die heen en weer bewegen over lange interferometerarmen. De twee stralen worden gebruikt om het verschil tussen de twee armlengtes van de interferometer te volgen.
De volgende fase van het project, Advanced LIGO genaamd, zal in 2014 online gaan en 10 keer gevoeliger zijn dan het huidige instrument. Het stelt wetenschappers in staat catastrofale gebeurtenissen zoals botsingen met een zwart gat en neutronensterren op tienmaal grotere afstanden te detecteren.
Het Nature-artikel heeft als titel 'Een bovengrens voor de amplitude van de stochastische gravitatiegolfachtergrond van kosmologische oorsprong'.
Bron: EurekAlert
