Всесвіт був створений близько 13,8 мільярда років тому в результаті Великого вибуху. Приблизно через 380000 років, після того як матерія (переважно водень) охолола настільки, що утворилися нейтральні атоми, світло змогло вільно переміщатися в космосі. Це світло, космічне мікрохвильове фонове випромінювання (CMB), рівномірно приходить до нас з усіх боків неба... або так спочатку здавалося. В останні десятиліття астрономи виявили, що випромінювання має слабку рябину і випуклості на рівні яскравості всього в одно-стотисячну частку - насіння майбутніх структур, таких як галактики.
Астрономи припустили, що цей гороб також містить сліди початкового сплеску розширення - так званої інфляції, - яка збільшила новий Всесвіт на тридцять три порядку величини всього за 10-33 секунди. Ключ до розгадки інфляції повинен слабо бути присутнім в тому, як вигинається космічна ряба, - ефект через гравітаційні хвилі в космічному немовляті, який, як очікується, буде, можливо, в сто разів або більш слабкіше, ніж сама рябина.
Ефект вигину створює в світлі візерунки, відомі як «поляризація B-моди», і очікується, що він буде дуже слабким. У Всесвіті діють й інші екзотичні процеси, які ускладнюють цей і без того дуже складний вимір.
Головний з них - слабке світіння частинок пилу в нашій галактиці, вирівняних магнітними полями. Це світло також поляризоване і може скручуватися магнітними полями, створюючи поляризаційні структури B-моди. Радіохвилі з нашої галактики можуть виробляти подібні ефекти. Близько шести років тому астрономи CfA, що працюють на Південному полюсі, повідомили про перші докази такого скручування, «поляризацію в B-моді», на рівнях, що узгоджуються з простими моделями інфляції, але наступні вимірювання на різних частотах (або кольорах) мікрохвильового світла показали, що сигнал можна пояснити галактичним пилом.
За роки, що минули після тих перших вимірювань поляризації в B-моді, астрономи продовжили свої ретельні спостереження, додаючи дані з нових телескопів на багатьох частотах, що працюють на Південному полюсі. Тепер вчені щойно завершили аналіз усіх даних експериментів на Південному полюсі BICEP2, Keck Array і BICEP3 до 2018 року і зіставили результати з результатами космічних місій CMB Planck і WMAP. (Хоча збір даних для цих місій закінчився в 2013 і 2010 роках, відповідно, обробка даних триває, і вчені використовували версію 2018 року.)
Нові результати покращують попередні кращі обмеження приблизно в два рази і тепер дають дієве керівництво про типи моделей інфляції, які могли б описати найраніші моменти існування Всесвіту.
Широкий клас простих моделей в даний час практично виключений. Астрономи повідомляють, що найбільш популярні з решти класу моделей пророкують первинні гравітаційні хвилі на рівнях, які повинні бути виявлені (або виключені) протягом наступного десятиліття за допомогою модернізованих телескопів на Південному полюсі.
Команда дослідників вже знаходиться в процесі оновлення системи BICEP і очікує отримати ще один фактор у вигляді приблизно трьох поліпшень протягом п'яти років, що достатньо, щоб встановити жорсткі обмеження для інфляційних моделей.
Дослідження було опубліковано в Physical Review Letters.