Planck – миссия Европейского космического агентства, внесшая значительный вклад в НАСА. BICEP2 и его родственный проект Keck Array базируются на Южном полюсе и финансируются Национальным научным фондом, также при участии НАСА.
«Анализируя оба набора данных вместе, мы могли бы получить более определенную картину того, что происходит, чем мы могли бы с любым набором данных по отдельности», – сказал Чарльз Лоуренс, U.S. научный сотрудник проекта Planck в Лаборатории реактивного движения НАСА, Пасадена, Калифорния. «Совместный анализ показывает, что большая часть сигнала, обнаруженного BICEP2 / Keck, исходит от пыли в Млечном Пути, но мы не можем исключить сигнал гравитационной волны на низком уровне. Это хороший пример того, как наука прогрессирует, шаг за шагом."
Planck и BICEP / Keck были разработаны для измерения реликтового излучения, испускаемого нашей Вселенной вскоре после ее рождения 13.8 миллиардов лет назад. Необычный источник информации об истории Вселенной заключается в этом «ископаемом» излучении, называемом космическим микроволновым фоном (CMB). Планк нанес на карту реликтовое излучение всего неба из космоса, в то время как BICEP2 / Кек сфокусировался на одном участке четкого неба над Южным полюсом.
В марте 2014 года астрономы представили интригующие данные экспериментов BICEP2 / Keck, обнаружив то, что казалось возможным сигналом от нашей Вселенной, когда она только что родилась. Если бы сигнал действительно был из раннего космоса, он подтвердил бы наличие древних гравитационных волн.
Предполагается, что эти волны были вызваны взрывным и очень быстрым периодом роста нашей Вселенной, называемым инфляцией, который имел место, когда возраст Вселенной составлял лишь крошечные доли секунды.
В частности, эксперименты BICEP / Keck обнаружили доказательства "фигурного" поляризованного света, называемого B-модами. Эти узоры были бы отпечатаны на реликтовом излучении, поскольку гравитационные волны слегка сжимали и растягивали ткань пространства.
Поляризация описывает определенное свойство света. Обычно электрическое и магнитное поля, переносимые светом, одинаково колеблются во всех направлениях, но когда они колеблются преимущественно в определенном направлении, свет поляризован.
«Вихревой рисунок поляризации, о котором сообщает BICEP2, также был ясно виден с новыми данными из массива Кека», – сказал Джейми Бок из Калифорнийского технологического института в Пасадене и JPL, член групп BICEP2 / Keck и Planck.
«Поиск этой уникальной записи об очень ранней Вселенной настолько же труден, насколько и увлекателен, поскольку этот тонкий сигнал скрыт в поляризации реликтового излучения, которое само по себе представляет лишь незначительные несколько процентов всего света», – сказал Ян Таубер. , научный сотрудник проекта Европейского космического агентства для Planck.
Один из самых сложных аспектов идентификации изначальных B-мод – отделить их от тех, которые могут быть созданы гораздо ближе к нам межзвездной пылью в нашей галактике Млечный Путь.
Млечный Путь пронизан смесью газа и пыли, светящейся на частотах, аналогичных частотам реликтового излучения, и это более близкое, или переднее, излучение влияет на наблюдение самого старого космического света. Необходим очень тщательный анализ данных, чтобы отделить излучение переднего плана от излучения реликтового излучения.
«Когда мы впервые обнаружили этот сигнал в наших данных, мы полагались на модели излучения галактической пыли, которые были доступны в то время», – сказал Джон Ковак, соруководитель коллаборации BICEP2 / Keck в Гарвардском университете, Кембридж, Массачусетс. "Похоже, это указывало на то, что область неба, выбранная для наших наблюдений, была относительно свободна от пыли."
Эксперименты BICEP2 / Keck собирали данные на одной микроволновой частоте, что затрудняло разделение выбросов, исходящих от пыли в Млечном Пути и реликтового излучения. С другой стороны, Планк наблюдал небо в девяти микроволновых и субмиллиметровых частотных каналах, семь из которых также были оснащены поляризационно-чувствительными детекторами.
Некоторые из этих частот были выбраны для измерения пыли в Млечном Пути. Путем тщательного анализа эти многочастотные данные можно использовать для разделения различных составляющих выбросов.
Команды Planck и BICEP2 / Keck объединили свои силы, объединив способность космического спутника работать с передним планом с использованием наблюдений на нескольких частотах с большей чувствительностью наземных экспериментов на ограниченных участках неба.
«Шум в инструментах ограничивает то, насколько глубоко мы можем искать сигнал от инфляции», – сказал Бок. "BICEP2 / Keck измерили небо на одной длине волны. Чтобы ответить, какая часть сигнала исходит от галактики, мы использовали измерения Планка в нескольких длинах волн. Мы получаем большой импульс, объединив измерения BICEP2 / Keck и Planck вместе, лучшие данные, доступные в настоящее время."
Окончательные результаты показали, что большая часть исходного сигнала B-режима BICEP2 / Keck, но не обязательно все, может быть объяснена пылью в нашем Млечном Пути. Что касается признаков инфляционного периода Вселенной, вопрос остается открытым.
Совместное исследование Planck / BICEP / Keck устанавливает верхний предел количества гравитационных волн от инфляции, которые могли быть сгенерированы в то время, но на слишком низком уровне, чтобы быть подтвержденным настоящим анализом.
"Новый верхний предел сигнала, обусловленного гравитационными волнами, хорошо согласуется с верхним пределом, который мы получили ранее с Планком с использованием температурных флуктуаций реликтового излучения.
Сигнал гравитационной волны все еще может присутствовать, и поиски определенно продолжаются », – сказал Брендан Крилл, член групп BICEP2 и Planck из JPL.
Документ о результатах все еще находится на экспертной оценке.
НАСА и JPL разработали детекторную технологию для экспериментов BICEP и Keck Array, а также для космического телескопа Planck.
Лаборатория реактивного движения управляется Калифорнийским технологическим институтом для НАСА.