Meremas Ruang Teori untuk Inflasi Kosmik

Hebatnya, Alam Semesta skala besar dapat dijelaskan secara memadai oleh model yang hanya melibatkan segelintir parameter. Model materi gelap dingin (LCDM) lambda ini mendalilkan bahwa perluasan Alam Semesta didorong oleh kehadiran dua komponen gelap — energi gelap dan materi gelap — dan bahwa struktur galaksi yang kita amati hari ini bersumber dari variasi kerapatan kecil di masa awal. Semesta. Namun, para kosmolog memperkirakan bahwa fluktuasi kerapatan primordial ini disertai dengan fluktuasi struktur ruang-waktu itu sendiri. Gelombang gravitasi ini dapat diamati melalui sinyal yang diprediksi di latar belakang gelombang mikro kosmik (CMB). Kolaborasi BICEP/Keck, yang telah menjadi pelopor dalam pencarian sinyal termasyhur ini, melaporkan kumpulan data terbarunya, tidak menemukan bukti gelombang gravitasi . Batas yang dihasilkan mendorong prediksi model, yang menunjukkan bahwa kita dengan cepat mendekati deteksi atau bahwa kita akan segera menyaksikan perubahan paradigma. Selain itu, analisis menunjukkan bahwa para peneliti memahami dengan baik kontaminan astrofisika yang mengaburkan pencarian tanda tangan peninggalan ini. Dengan mengurangi ketidakpastian tentang kontaminasi ini, kita harus memiliki keyakinan yang lebih besar dalam klaim deteksi di masa mendatang.

Deteksi kuat gelombang gravitasi peninggalan akan mengkonfirmasi bahwa Semesta kita kemungkinan dibentuk oleh mekanisme yang dikenal sebagai inflasi. Inflasi diperkenalkan pada awal 1980-an untuk memecahkan beberapa teka-teki kosmologi terbesar, dan sampai hari ini, itu adalah teori yang paling banyak diterima dan masuk akal dari alam semesta awal. Jika teori itu benar dan gelombang gravitasi memenuhi alam semesta awal, maka kosmolog mengharapkan pola yang berbeda, yang disebut B mode, harus dicantumkan dalam CMB [2]. Pada tahun 2014, percobaan BICEP di Kutub Selatan (Gbr. 1) melaporkan kemungkinan bukti B, tetapi sinyal tersebut ternyata hanyalah hasil debu di galaksi kita sendiri yang menghasilkan radiasi seperti CMB. Meskipun mengecewakan, upaya ini memusatkan upaya pada masalah debu (lihat Musim Berburu Gelombang Gravitasi Primordial).

Pada prinsipnya, CMB dan debu dapat dibedakan karena berbeda secara spektral. Selama bertahun-tahun, para peneliti dari eksperimen BICEP dan proyek bersama yang disebut Keck Array telah mengembangkan model debu menggunakan data pada frekuensi yang berbeda. Dengan menghilangkan kontribusi debu yang diperkirakan, Kolaborasi BICEP/Keck telah mampu menempatkan ikatan yang semakin ketat pada kontribusi gelombang gravitasi. Batas ini biasanya diberikan dalam bentuk rasio tensor terhadap skalar $$ R$$

, yang mencirikan amplitudo gelombang gravitasi relatif terhadap bahwa gelombang kepadatan. Sebelum BICEP/Keck, rasio tensor terhadap skalar diketahui kurang dari 0,11, berdasarkan pengamatan CMB oleh satelit Planck [3]. Dengan data BICEP/Keck, batas turun menjadi

R0.09 pada tahun 2016 [4] dan kemudian ke