宇宙微波背景阅读原始引力波的证据

与教授杰夫Filippini问答,天体物理学家

在过去12年里,二头肌(背景成像宇宙银河系外的极化)合作已经部署了四代的日益强大的仪器观察阿蒙森斯科特南极站的早期宇宙。BICEP2 BICEP1,凯克数组,BICEP3旨在测量宇宙微波背景的极化的原始引力波的微弱的签名。目前合作建设一个更加雄心勃勃的仪器称为二头肌数组。

协作最近发表的发现基于所有数据在2015赛季,提供了迄今为止最严格的限制在我们的宇宙原始引力波的振幅。杰夫Filippini教授是伊利诺伊大学香槟分校的天体物理学家感兴趣的观察搜索新基础物理的签名。他加入了二头肌协作同时BICEP2被开发并导致其超导探测器和读出系统。Filippini是二头肌上的合作者合作的最新结果。

问:通常有二头肌协作实现在最近发表的研究?

答:通过多年的观察与BICEP2凯克数组,合作了迄今为止最精确的(最低噪音)地图的极化宇宙微波背景(CMB)。地图覆盖了约1%的天空,选择是相对的(尽管不是完全!)免费污染偏振发射来自我们自己的星系。剩下的星系的光芒从数据结合地图在清洗多个观察频率(90、150和220 GHz),以及地图吵着23个GHz - 353 GHz的威尔金森微波各向异性探测器和普朗克卫星。主要的结果是一个新的世界领先的上限的振幅原始引力波在早期宇宙,宇宙膨胀理论的一个重要预测。

问:为什么它是重要的研究宇宙微波背景?

答:宇宙微波背景已经被证明是一个非常多才多艺的宇宙学的探针,教我们大量的内容、历史和宇宙的运作。宇宙微波背景的黑体发光热早期宇宙,排放在大爆炸后约380000年,当宇宙从透明的等离子体转换为透明中性的气体。这glow-about 1中的微弱的各向异性部分在100000年的印在原始等离子体声波,通过这些,关于宇宙的内容和几何信息。宇宙微波背景辐射也有后续的宇宙历史信息,通过吸收和引力透镜望远镜它经历了漫长的旅程。

问:是什么B模式极化,它如何与原始引力波?

答:等离子体中多普勒频移印在招商银行通过汤姆森散射弱极化。通过对称,声波可以只生成一个“curl-free”(E偏振模式)模式。引力波却没有这样的限制,然而,生成的混合E模式和扭曲的B模式。如果这样的B观察模式极化是证据表明,我们的宇宙诞生的原始哼引力波,不知不觉中在现代,但可以通过它们对宇宙微波背景的影响。

问:这测量宇宙膨胀理论来说意味着什么呢?

答:宇宙膨胀理论假定宇宙扩张非常迅速在其早期的时刻,和这个时代的时空量子的形式“噪音”声波和引力波。的声波探测CMB-they形成巨大的宇宙结构的种子我们看到通过我们的望远镜。引力波仍未被发现的,这结果约束他们的权力是不超过6%的声波。不同的特定模型背后的物理学通货膨胀预测不同数量的引力和声波,这测量剥夺某些型号而让其他的可行。

问:以何种方式二头肌实验仪器的改进了多年来吗?

答:程序的每一个新的迭代添加更多填鸭式灵敏度的探测器,以及煽动新的观测频率,以更好地描述银河污染。BICEP1观察与98年分别连接测辐射热的探测器,维持在300可使用³他的冰箱。BICEP2带来数到512使用单片超导transition-edge传感器阵列探测器(苔丝)和多路复用鱿鱼读出。凯克阵列由5个这样的望远镜跨越几个观察频率。BICEP3开创了一个新的2500 -传感器接收器设计,二头肌数组将部署在数量在几个频率。

问:你说的新测量提高了仅略超过这个团队之前的结果-为什么很重要?

答:推进的关键是增加新的凯克数组数据220 GHz,这地图银河粉尘排放类似普朗克的敏感性。删除这个尘埃污染准确目前关键限制因素进行了分析。现在的凯克地图只提供一个增量比单独使用普朗克尘埃地图,但它是一个转折点:在未来的赛季我们会做的更好。

问:协作和接下来的步骤是什么?

答:二头肌是完成另一个最近的分析数据,包括BICEP3进行第一次观察。从明年开始,团队将开始部署二头肌数组,一个巨大的新仪器30000多探测器。在平行,我兴奋的观察蜘蛛,乐器追求类似的科学观察从南极洲上空平流层气球。我集团在美国正在努力分析数据从蜘蛛的2015飞行和准备新的望远镜在2019年第二次飞行。在较长时间内,我们和招商银行全球科学家正在开发技术未来一代的仪器在地面上(CMB四期),气球,和空间。