Den eneste måten å vite hvordan universet var på i øyeblikket med Big Bang krever analyse av gravitasjonsbølger som ble opprettet da universet begynte. Å ikke oppdage bølgene gir begrensninger om de opprinnelige forholdene i universet, og innsnevrer feltet hvor vi faktisk trenger å se for å finne dem.
På samme måte som den produserte den kosmiske mikrobølgebakgrunnen, antas Big Bang å ha skapt en flom av gravitasjonsbølger - krusninger i rom og tid. Fra vår nåværende forståelse er gravitasjonsbølger den eneste kjente formen for informasjon som kan komme oss uforvrengt fra begynnelsen av universet. De vil bli observert som en "stokastisk" eller tilfeldig bakgrunn, og ville ha med seg informasjon om deres voldelige opprinnelse og om tyngdekraften som ikke kan oppnås med konvensjonelle astronomiske verktøy. Eksistensen av bølgene ble spådd av Albert Einstein i 1916 i hans generelle relativitetsteori.
Analyse av data tatt over en toårsperiode, fra 2005 til 2007, gir at den stokastiske bakgrunnen til gravitasjonsbølger ennå ikke er oppdaget. Men bakgrunnen som ikke ble oppdaget, beskrevet i en ny artikkel i 20. august, og tilbyr sitt eget merke av innsikt i universets tidligste historie.
"Siden vi ikke har observert den stokastiske bakgrunnen, er noen av disse tidlige universmodellene som forutsier en relativt stor stokastisk bakgrunn blitt utelukket," sa Vuk Mandic, adjunkt ved University of Minnesota og lederen for gruppen som utførte analyse. "Vi vet nå litt mer om parametere som beskriver utviklingen av universet da det var mindre enn ett minutt gammelt."
I følge Mandic begrenser de nye funnene modeller av kosmiske strenger, gjenstander som er foreslått å være til overs fra begynnelsen av universet og deretter strukket til enorme lengder ved universets utvidelse; strengene, sier noen kosmologer, kan danne løkker som produserer gravitasjonsbølger når de svinger, forfaller og til slutt forsvinner.
"Siden vi ikke har observert den stokastiske bakgrunnen, er noen av disse tidlige universmodellene som forutsier en relativt stor stokastisk bakgrunn blitt utelukket," sa Mandic. "Hvis det eksisterer kosmiske strenger eller superstringer, må deres egenskaper stemme overens med målingene vi har gjort - det vil si at deres egenskaper, for eksempel strengespenning, er mer begrensede enn før."
Dette er interessant, sier han, "fordi slike strenger også kan være såkalte grunnleggende strenger, som dukker opp i strengteorimodeller. Så vår måling tilbyr også en måte å undersøke strengteorimodeller, noe som er veldig sjelden i dag. "
Analysen brukte data samlet inn fra LIGO-interferometre i Hanford, Wash. Og Livingston, La. Hver av de L-formede interferometre bruker en lasersplitt i to bjelker som beveger seg frem og tilbake ned langs lange interferometerarmer. De to bjelkene brukes til å overvåke forskjellen mellom de to interferometerarmlengder.
Den neste fasen av prosjektet, kalt Advanced LIGO, vil gå på nettet i 2014, og være 10 ganger mer følsom enn dagens instrument. Det vil tillate forskere å oppdage kataklysmiske hendelser som svart hull og nøytron-stjernekollisjoner på 10 ganger større avstander.
Naturoppgaven har tittelen "En øvre grense for amplituden av stokastisk gravitasjonsbølgebakgrunn av kosmologisk opprinnelse."
Kilde: EurekAlert
