De inflatietheorie stelt dat het universum vlak na de oerknal een periode van exponentiële expansie onderging. Maar een team van onderzoekers heeft nu ontdekt dat gravitatiestraling kan worden geproduceerd door een ander mechanisme dan inflatie. Dus dit type straling, als het uiteindelijk wordt gedetecteerd, zal niet het sluitende bewijs leveren voor de inflatietheorie waarvan ooit werd gedacht dat het een zekerheid was.
"Als we een oerzwaartekrachtsgolfachtergrond zien, kunnen we niet meer met zekerheid zeggen dat dit te wijten is aan inflatie", zegt astronoom Lawrence Krauss van de Case Western Reserve University.
De inflatietheorie werd voor het eerst voorgesteld door de kosmoloog Alan Guth in 1981 als een middel om enkele kenmerken van het universum uit te leggen die eerder astronomen in de war hadden gebracht, zoals waarom het universum zo dicht bij plat is en waarom het zo uniform is. Tegenwoordig blijft inflatie de beste manier om theoretisch veel aspecten van het vroege Big Bang-universum te begrijpen, maar de meeste voorspellingen van de theorie zijn enigszins vaag genoeg dat zelfs als de voorspellingen werden waargenomen, ze waarschijnlijk geen duidelijke snijd de bevestiging van de theorie.
Maar zwaartekrachtsstraling werd beschouwd als een van de belangrijkste voorspellingen van de inflatietheorie, en detectie van dit spectrum werd door natuurkundigen beschouwd als 'rookpistool'-bewijs dat inflatie inderdaad plaatsvond, miljarden jaren geleden.
Gravitatiestraling is een voorspelling van Einsteins theorie van algemene relativiteitstheorie. Volgens de theorie verstoort het, wanneer grote hoeveelheden massa of energie verschuiven, de omringende ruimtetijd en ontstaan er rimpelingen uit het gebied waar de verschuiving plaatsvindt. Deze rimpelingen zijn niet gemakkelijk te detecteren, maar er is één experiment dat is ontworpen om rechtstreeks naar deze straling te zoeken, het Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO) in Livingston, Louisiana. De komende Planck-missie, die in 2009 van start gaat, zal er indirect naar op zoek gaan door naar de kosmische microgolfachtergrond te kijken.
Tot nu toe werd algemeen aangenomen dat het detecteren van zwaartekrachtstraling in de vorm van gepolariseerd licht van de CMB de inflatietheorie zou bevestigen, omdat men dacht dat inflatie de enige manier was om deze straling te produceren. Maar Krauss en zijn team hebben de vraag gesteld of deze straling onmiskenbaar aan inflatie kan worden gekoppeld.
Het team van Krauss stelt dat een fenomeen dat 'symmetriebreking' wordt genoemd, ook zwaartekrachtstraling kan veroorzaken. Het breken van symmetrie is een centraal onderdeel van de fundamentele deeltjesfysica, waarbij een systeem overgaat van symmetrisch naar een toestand met lage energie die niet symmetrisch is. Krauss 'verklaring is dat een' scalair veld '(vergelijkbaar met een elektrisch of magnetisch veld) op één lijn komt te liggen naarmate het heelal groter wordt. Maar naarmate het universum groter wordt, komt elk gebied waarover het veld is uitgelijnd in contact met andere regio's waar het veld een andere uitlijning heeft. Wanneer dat gebeurt, ontspant het veld in een toestand waarin het is uitgelijnd over het hele gebied en tijdens het ontspannen zendt het zwaartekrachtstraling uit.
Dit is allemaal redelijk verwarrend, maar de gezoete gecondenseerde versie is dat als zwaartekrachtstraling ooit wordt gedetecteerd, die gebeurtenis niet noodzakelijkerwijs de inflatietheorie zal verifiëren. Het valt daarom te bezien of de inflatietheorie ooit kan worden bevestigd.
Kraussâ € ™ paper "Bijna schaal invariant spectrum van gravitatiestraling door wereldwijde faseovergangen" is gepubliceerd in de Physical Review Letters van april 2008.
Oorspronkelijke nieuwsbron: persbericht van de Case Western Reserve University
