Poszukiwanie odpowiedzi na fundamentalne pytania dotyczące wczesnej historii Wszechświata
Od tysięcy lat ludzkość zadaje pytania o pochodzenie Wszechświata. Obserwacje prowadzone w ciągu ostatnich kilku dziesięcioleci pozwalają na stopniowe rozwiązywanie tej złożonej układanki. Każda nowa odpowiedź przynosi coraz więcej pytań. Standardowy model kosmologii oparty na teorii Wielkiego Wybuchu opisuje rozpoczęcie wczesnej historii Wszechświata blisko 14 miliardów lat temu, a następnie jego rozwój w okresie wykładniczej, przyspieszonej ekspansji nazywanej inflacją. W ciągu następnych kilku miliardów lat stopniowo pojawiały się wielkoskalowe struktury, takie jak gromady i galaktyki. Zostały ukształtowane przez grawitacyjną niestabilność ciemnej materii, hipotetycznego kosmicznego składnika, który oddziałuje na materię jedynie poprzez grawitację.
Badanie natury ciemnej materii
Kilka miliardów lat temu weszliśmy w kolejną fazę ekspansji, która opierała się na ciemnej energii, która stanowi enigmatyczną i niewidoczną formę energii. Odkrycie prawdy o tych ciemnych bytach może pomóc nam znaleźć odpowiedź na niektóre z fundamentalnych pytań dotyczących historii naszego Wszechświata. Projekt PiCOGAMBAS, stanowiący międzynarodową współpracę wysiłek naukowców z Uniwersytetu w Cardiff(odnośnik otworzy się w nowym oknie) w Zjednoczonym Królestwie i Fundację Simonsa(odnośnik otworzy się w nowym oknie) w USA, miał na celu zgłębienie natury inflacji, ciemnej energii i ciemnej materii. Jednym ze źródeł odpowiedzi jest kosmiczne mikrofalowe promieniowanie tła, pozostałość światła z czasów Wielkiego Wybuchu. To światło obserwowane w formie elektromagnetycznego promieniowania mikrofalowego, przenika przez duże struktury kosmiczne w drodze do naszej planety, pozostawiając wyraźne ślady w fotonach promieniowania. Projekt PiCOGAMBAS został sfinansowany ze środków działania „Maria Skłodowska-Curie”(odnośnik otworzy się w nowym oknie).
Połączenie amerykańskiej i unijnej wiedzy o kosmosie
W ramach projektu badacze wykorzystali nowe zbiory danych udostępnione przez instytucje partnerskie w Europie i Stanach Zjednoczonych, w tym doświadczenia dotyczące promieniowania tła z Obserwatorium Simonsa oraz przeglądy galaktyk z misji Europejskiej Agencji Kosmicznej(odnośnik otworzy się w nowym oknie), takich jak Euclid i Gaia. To wyjątkowe połączenie wiedzy specjalistycznej umożliwiło naukowcom opracowanie nowych metod badania danych z obserwacji promieniowania mikrofalowego tła i skorelowanie ich z istniejącymi badaniami galaktyk. Pozwoliło to zespołowi na zbadanie właściwości materii rozproszonej we Wszechświecie i jej zmian. Prace obejmowały projektowanie i łączenie symulacji numerycznych, technik analizy statystycznej i nowych form analizy danych. Pomogło to transatlantyckiemu zespołowi przyjrzeć się bliżej promieniowaniu mikrofalowemu tła i lepiej zrozumieć, w jaki sposób doszło do soczewkowania grawitacyjnego.
Stała współpraca
Precyzyjne pomiary przeprowadzone przez Fundację Simonsa, które zostały połączone z danymi optycznymi zebranymi w ramach misji Europejskiej Agencji Kosmicznej Gaia, pomogły naukowcom zbadać historię ekspansji Wszechświata i zgłębiać właściwości ciemnej materii. Jednym z głównych rezultatów tej współpracy była analiza tak zwanych B-modów, czyli spolaryzowanego mikrofalowego promieniowania tła. Zespół odkrył, że obserwacja B-modów może pomóc nam zrozumieć, w jaki sposób doszło do zaburzeń w dystrybucji ciemnej materii w okresie inflacji kosmologicznej. Odpowiedź na to pytanie jest kluczowa, ponieważ zaburzenia te wpłynęły na powstanie dużych uniwersalnych struktur. Dotychczasowe rezultaty badań wskazują, że dane kosmologiczne dotyczące promieniowania tła wydają się być spójne w całej historii Wszechświata, a nowe metody pozwalają naukowcom badać modele ciemnej materii, ciemnej energii i inflacji. Badacze mają nadzieję, że trwająca współpraca będzie nadal rozwijać naszą wiedzę na temat wczesnej historii Wszechświata.