«У нас нет фактов, доказывающих или опровергающих гравитационные волны»

_{Предварительные данные, полученные зондом Planck о том, как галактическая пыль рассеивает микроволновое излучение, представленные на совещании в апреле 2013 года, в настоящее время используются для оценки силы сигналов молодой Вселенной.}

Два новых анализа утверждают, что астрономы, которые весной этого года объявили о том, что у них есть доказательства первичных гравитационных волн, поторопились. Они не учли влияние галактической пыли. Хотя дальнейшие наблюдения еще могут найти сигнал, независимые эксперты скептически относятся к тому, что первоначальные данные представляют собой достаточно убедительные доказательства. 

В марте исследователи заявили, что нашли слабую завитую структуру в поляризации реликтового излучения (КМФ), остаточного свечения Большого взрыва, с помощью радиотелескопа BICEP2 на Южном полюсе. Эта структура, по их словам, является доказательством первичных гравитационных волн, ряби в ткани пространства-времени, существовавшей в ранней Вселенной. Объявление вызвало сенсацию, так как этот факт подтверждает теорию космической инфляции, которая полагает, что космос стремительно увеличился в размере в течение первой доли секунды после Большого взрыва. Однако два независимых анализа показали, что эти извилистые узоры в поляризации КМФ можно легко приписать пыли Млечного Пути.

Урош Сельяк (Uroš Seljak)астрофизик, Университет Калифорнии, Беркли, соавтор одного из последних исследований.

Основываясь на том, что мы знаем сейчас... у нас нет никаких доказательств за или против гравитационных волн.

Но Джеймс Бок (James Bock), физик из Калифорнийского технологического института в Пасадене и один из руководителей эксперимента BICEP2, говорит, что несмотря на то, что основной документ его группы «был пересмотрен на основе комментариев и замечаний» для публикации, свидетельство гравитационных волн «определенно нельзя отрицать». Результаты BICEP2, «в принципе, неизменны», говорит Бок. Критика идет по пятам презентации Рафаэля Флаугера (Raphael Flauger), физика-теоретика Нью-Йоркского университета, двухнедельной давности. Он пересмотрел карту пыли поляризации, которую использовала команда BICEP2 в своем анализе и пришел к выводу, что исследователи, вероятно, недооценили поляризацию из-за пыли на карте, которая была составлена на основе данных, собранных в 2009-2013 годах космическим аппаратом Planck. 

Алан Гут (Alan Guth)космолог, предложивший концепцию космической инфляции в 1980 году.

Я подумал, что результаты надежны. Теперь ситуация поменялась.

На этой карте показана лишь одна из шести моделей, которые команда BICEP2 использовала для изучения влияния пыли на их результаты. В исследовании, размещенном 28 мая на сервере arXiv, Флаугер и его соавторы Дэвид Спергел (David Spergel) и Колин Хилл (Colin Hill) из Принстонского университета в Нью-Джерси, ставят под сомнение остальные модели, так как они основаны на низкой оценке фракции полной поляризации, вызванной галактической пылью, от 3,5% до 5%. 

Новая информация, основанная на более детализированных картах Planck'а, выпущенных после того, как команда BICEP2 провела анализ, позволяет утверждать, что фракция ближе к 8-12%, говорит Спергел. Более высокий процент – это экстраполяция, признает он, так как последние карты Planck исключают южную полярную область неба, которую изучал BICEP2. Разница между 3,5% и 8% может показаться небольшой, отмечает Спергел, но она существенна, так как сигнал, обнаруженный BICEP2, зависит от квадрата фракции поляризации.

В связи с обновленными цифрами «нет никаких намеков на обнаружение гравитационных волн», заявляет Спергел. «Это связано с пылью». Но окончательное решение не может быть принято до появления более точной карты пыли, которая, как ожидается, будет выпущена группой Planck в октябре, добавляет он. 

Пол Стейнхардт (Paul Steinhardt)космолог, Принстонский университет

На пыль может приходиться большая часть сигнала, увиденного BICEP2.

Бок сказал Nature, что у него не было времени читать работу Флаугера, Спергела и Хилла, которую авторы передали ему и другим членам команды BICEP2 за несколько часов до того, как она появилась онлайн. Во втором анализе Сельяк и его коллега из Беркли Майкл Мортонсон (Michael Mortonson) более консервативно подошли к результатам BICEP2. Так как поляризация в южном полюсе из-за пыли остается неизмеренной, Сельяк и Мортонсон ограничили свой анализ известным количеством интенсивности микроволн, излучаемых пылью в разных пространственных масштабах в небе. Предположив, что интенсивность пыли так же варьируется во всех частях неба, в том числе и на Южном полюсе, исследователи не обнаружили явных свидетельств того, сигнал BICEP2 следует отнести к гравитационным волнам.

Сельяк и Мортонсон также повторно исследовали данные того, как сила сигнала, обнаруженного BICEP2 изменялась с частотой микроволн. Команда BICEP2 утверждала, что интенсивность сигнала записана с 150 ГГц, по сравнению с данными, записанными старым телескопом, BICEP1 со 100 ГГц не соответствует модели интенсивности, ожидаемой от пыли. Это открытие говорит в пользу гравитационных волн. Но Сельяк и Мортонсон говорят, что в анализе частоты команда BICEP2 не исключила данные небольших пространственных масштабов. 

Урош Сельяк (Uroš Seljak)астрофизик, Университет Калифорнии, Беркли, соавтор одного из последних исследований.

Это [не исключение данных небольших пространственных масштабов] проблема, так как на малых масштабах гравитационное линзирование (искривление света массивными объектами) точно повторяет поляризационную завитую структуру, которую оставляют гравитационные волны на больших пространственных масштабах. С учетом сигнала линзирования едва ли можно сказать, что это был гравитационно-волновой сигнал, а не пыль.

Команда BICEP2 не стала комментировать работу Сельяка и Мортонсона. Сельяк думает, что новые данные, которые в ближайшее время должен прислать Keck Array, телескоп на Южном полюсе, построенный командой BICEP2, могут внести ясность в природу сигнала. Бок говорит, что он и его коллеги BICEP2 с нетерпением ждут карту Planck этой осенью, у них уже есть данные 95 и 150 ГГц от Keck Array.