Через 380 тыс. лет после Большого взрыва Вселенная стала прозрачной, и реликтовое излучение получило слабую линейную поляризацию — как солнечный свет в земной атмосфере. Гипотеза гласит: за время пути к Земле поляризация могла слегка повернуться. Это явление называют космическим двойным лучепреломлением; подтверди его — и получим намек на физику за пределами Стандартной модели и подсказку о природе темной материи и темной энергии.
Проблема в том, что такой поворот неотличим от ошибки измерений: неверно откалиброванные поляризационные детекторы дают ровно такой же эффект, и сам сигнал не подскажет, что повернулось — космос или прибор.
Выход нашла команда Калифорнийского университета в Сан-Диего — постдок Анто И. Лонаппан, доцент Кэм Арнольд и заслуженный профессор физики Брайан Китинг. Их метод, описанный в The Astrophysical Journal Letters, сравнивает карты разных групп детекторов: истинное космическое вращение было бы общим для всех, поэтому при сопоставлении оно нивелируется — остаются лишь расхождения калибровки.
Сигнал, который мы ищем, невероятно слабый, поэтому мы должны быть уверены, что видим Вселенную, а не наш прибор.
Метод испытали на восьми поляризационных картах спутника «Планк» Европейского космического агентства и сверили с традиционным анализом Минами — Комацу, который отделяет инструментальный сдвиг от космического эффекта. Ответы совпали, хотя подходы опираются на разные допущения. В условном примере, где дифференциальную реконструкцию привязали к общей калибровке, угол составил 0,37 ± 0,12 градуса.
При этом метод слеп к общему для всех карт повороту: он показывает согласованность детекторов, но не дает ни абсолютного угла калибровки, ни самого сигнала двойного лучепреломления — нужна независимая абсолютная калибровочная система.
Ставки высоки: у поляризации есть симметричные E-моды, найденные в 2002 году, и спиралевидные B-моды. Последние порождает гравитационное линзирование — искажение света материей между нами и ранней Вселенной, — а первичные гравитационные волны должны добавить в B-моды собственный сигнал, пока не пойманный. Его обнаружение подтвердило бы модели космической инфляции. Ошибки относительной калибровки превращают E-моды в ложные B-моды, и новая проверка их отсеет.
Авторы подчеркивают, что открытие первичных B-мод изменит взгляды на раннюю Вселенную, поэтому результатам предстоит строгая проверка калибровки. Чем точнее измерения, тем важнее независимый контроль.
Ранее Наука Mail рассказывала, что две трети физиков мира не считает Большой взрыв началом отсчета времени.