Bewijs voor "snelle inflatie heelal na big bang" naar de prullenmand

Het Amerikaanse BICEP2-team gebruikte extreem gevoelige detectoren in een telescoop op de Zuidpool om licht te bestuderen dat de aarde bereikt vanuit de uiterste rand van het waarneembare universum, de befaamde kosmische achtergrondstraling.

Het team was op zoek naar bepaalde "krullen" in de polarisatie van dat licht, die een bewijs zouden vormen voor de "inflatie" van het heelal, de theorie dat de ruimte zich enorm snel heeft uitgebreid enkele fracties van een seconde na de big bang. Die krullen, die B-modes genoemd worden, zouden een afdruk zijn van de golven van zwaartekrachtenergie die deel uitgemaakt zouden hebben van de intense uitbreiding van het heelal, zo'n 14 miljard jaar geleden.

In maart 2014 maakte het team op een persconferentie bekend dat het dat patroon, de krullen, gevonden had.

Het is te verwachten dat het patroon in de kosmische achtergrondstraling, als het bestaat, extreem zwak zal zijn, en een aantal onafhankelijke wetenschappers had onmiddellijk na de bekendmaking van de resultaten van BICEP2 hun twijfels geuit. En later had het BICEP2-team zelf al aangegeven dat het minder vertrouwen had in de bevindingen dan eerst gezegd.

Nu is er dus een nieuwe studie, die stelt dat de bevindingen fout waren, en belangrijk is dat de "rivalen" van het Europese Planck Consortium de studie mee geschreven hebben. Overigens heeft ook het BICEP2-team meegewerkt.

De studie is voorgelegd voor publicatie aan het wetenschappelijke tijdschrift Physical Review Letters, en een samenvatting heeft korte tijd op een website van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA gestaan. Die samenvatting werd weer weggehaald, maar de ESA heeft dan wel een persbericht over de zaak gepubliceerd.

De grond van de zaak zijn een aantal complicaties die opduiken bij het analyseren van de gegevens. Een daarvan is een effect waarbij een "vals" B-mode-signaal kan opgewekt worden als de kosmische achtergrondstraling passeert door massieve objecten, zoals grote sterrenstelsels. Voor dat zogenoemde lenseffect moeten correcties uitgevoerd worden.

Een tweede en veel belangrijker kwestie is de verstorende rol die stof in onze Melkweg speelt. Nabijgelegen ronddraaiende korreltjes stof kunnen een soortgelijk polarisatie-effect veroorzaken, en ook dat effect moet verwijderd worden om een duidelijk zicht te krijgen op de oorspronkelijke kosmische achtergrondstraling.

Het BICEP2-team gebruikte alle informatie die het kon vinden over het stof in het deel van de hemel dat het observeerde vanop Antarctica. Maar wat het team niet had, waren de gegevens van de Planck ruimtetelescoop (kleine foto), die de hemel in veel meer frequenties in kaart had gebracht dan BICEP2. Dat liet het Planck Consortium toe om de specifieke kenmerken van het stof beter vast te stellen en de verstorende effecten ervan beter te onderscheiden.

In de zomer van vorig jaar ging het Planck Consortium ermee akkoord om samen te werken met BICEP2: de Europese Planck-groep zorgde voor de informatie over de hoge frequenties - frequenties waarop het stof het hardste straalt - en het Amerikaanse BICEPS2-team gaf extra gegevens vrij die verzameld waren door de hypermoderne Keck Array op Antarctica.

Uit de gezamenlijke inspanningen van beide teams blijkt echter dat het patroon dat BICEP2 gevonden heeft, niet op een significante manier onderscheiden kan worden van de storende effecten. Met andere woorden, de oorspronkelijke waarnemingen zijn net zo goed verenigbaar met het ontbreken van primordiale zwaartekrachtgolven.

"Het gezamenlijk werk heeft aangetoond dat de waarneming van primordiale B-modes niet langer standhoudt als de uitstraling van galactisch stof verwijderd wordt", zei Jean-Loup Puget, de belangrijkste onderzoeker van het High Frequency Instrument van de Planck telescoop. "Helaas zijn we dus niet in staat om te bevestigen dat het patroon een afdruk is van de kosmische inflatie."

Met de nieuwe studie is de zaak niet ten einde. Er lopen nog steeds experimenten om het B-mode patroon te vinden met een aantal verschillende detectoren en telescopen.

De teams achter die experimenten zullen geleerd hebben van de ervaring van BICEP2 en ze zullen de gegevens van het Planck-team verslinden als die in de loop van de week gepubliceerd worden.

Bovendien heeft het gezamenlijk werk van het Planck-team en BICEP2 een bovengrens ontdekt voor de grootte van het echte B-mode patroon. Dat is belangrijk voor de teams die nog steeds op zoek zijn naar wat uiteindelijk een van de grote ontdekkingen in de moderne wetenschap kan worden.

Ironisch is wel dat het BICEP2-team nu misschien wel het best geplaatst is om het patroon van de kosmische inflatie te vinden. Het team zal nu nieuwe inzichten hebben, en bovendien telt het een aantal geleerden die tot de beste in de wereld behoren, en gebruikt het uitstekende detectoren.