Jubelen var stor da det milliarddyre teleskopet Planck ble skutt opp av den europeiske romfartsorganisasjonen ESA for fire ?r siden. Teleskopet har m?lt de ?rsm? temperaturvariasjonene i mikrob?lgene fra universets spede begynnelse, fra det magiske ?yeblikket da universet ble synlig, 380 000 ?r etter Big Bang.
Jo lenger ut i verdensrommet du ser, desto lenger ser du tilbake i tid. Lyset fra solsystemets n?rmeste stjerne bruker fire ?r til jorda. N?r du studerer denne stjernen, ser du fire ?r tilbake i tid.
Signalene fra universets barndom har brukt ufattelige 13,3 milliarder ?r p? reisen. N?r du studerer disse signalene, kan du se helt tilbake til 380 000 ?r etter Big Bang.
Akkurat som antennen i mobiltelefonen din lytter etter bestemte frekvenser, har Planck-teleskop-et scannet hele universet i ni ulike frekvenser.
Ti forskere ved Institutt for teoretisk astrofysikk p? Universitetet i Oslo har v?rt sterkt beskjeftiget med ? analysere de enormt mange m?lingene. Etter fire ?rs intenst arbeid ble de f?rste resultatene offentliggjort i slutten av mars.
– Informasjonen er enda mer interessant enn vi har h?pet p?, forteller professor Hans Kristian Eriksen p? instituttet.
Resultatene har allerede tatt livet av brorparten av de hundre ulike inflasjonsteoriene, det vil si teorier som forklarer den f?rste tiden etter Big Bang.
– Det er bare de enkleste modellene som har overlevd. Alle de fancy modellene har f?tt d?dsst?tet.
Ser gjennom Melkeveien
Den store utfordringen med Planck har v?rt ? se tvers igjennom Melkeveien, st?vrestene fra gamle stjerneeksplosjoner og de mange milliardene med galakser, for ? nevne noe, for ? fange opp de ekstremt svake signalene fra universets spede barndom, 13,3 milliarder lys?r unna.
– De sterkeste signalene kommer fra v?r egen galakse. Vi ?nsket med andre ord ? se igjennom Melkeveien og se alle de sv?rt sm? variasjonene fra ytterkanten av universet.
Dette kan sammenlignes med ? lytte til et menneske som puster svakt bak et inferno av diskolyder.
Her har UiO v?rt en viktig brikke. Institutt for teoretisk astrofysikk er verdensledende i ? bruke supertunge beregninger p? tidenes raskeste datamaskiner. Dataprogrammet deres tygger igjennom alle Planck-dataene i et jafs, skiller ut all st?y, korri-gerer for feil og lager et kart over mikrob?lgene fra universets barndom, samtidig som programmet lager en mengde ulike forgrunnskart med fysiske fenomener fra Melkeveien.
– P? dette omr?det er vi fremst i verden, sier Hans Kristian Eriksen.
For ? komme i m?l m?tte de fjerne alle signalene som viser alt annet enn restene etter Big Bang.
– Vi m?tte blant annet se gjennom galaktisk st?v, som er partikler fra gamle supernovaeksplosjoner.
Samtidig som de fjernet det galaktiske st?vet fra m?lingene, kunne de lage et spesialkart over partikkelst?vet.
Hodebry
Det samme gjelder karbonmonoksidskyer, som ogs? er rester fra supernovaer.
– Kartet over karbonmonoksidskyene kan brukes til ? se hvordan Melkeveien beveger seg og kan dessuten gi oss ny informasjon om m?rk materie.
De spesielle skyene voldte hodebry for kosmologene.
– Vi fikk noen stygge resultater i de f?rste analysene av Planck-dataene og skj?nte at noe var galt. Merkverdig nok skjedde det bare innenfor et bestemt frekvensomr?de.
Forskerne m?tte ogs? fjerne de signalene som viser de spinnende elektronene i Melkeveien.
– Som bonus kan dette brukes til ? lage et kart over magnetfeltet i galaksen v?r.
UiO-beregningene kan ogs? brukes til ? sl? fast hvordan lysfotonene fra bakgrunnsstr?lingen endrer retning hver gang de passerer de enormt mange galaksene p? den 13,3 milliarder lys?r lange reisen fra universets barndom til Planck-teleskopet, svev-ende 1,4 millioner kilometer fra jorda.
Fjerner m?lest?y
Astrofysikerne m?tte ikke bare ta hensyn til alt som stod i veien for de ultra-svake signalene fra universets barndom. De m?tte ogs? ta hensyn til systemfeilene p? instrumentene i Planck.
– En del av feilene visste vi om p? forh?nd, men det kom noen overraskelser.
Instrumentene p? Planck ble bombardert med partikler fra sola og fra gamle supernovaer. N?r partiklene traff Planck i lysets hastighet, ble det dannet kraftige signaler.
– Vi foruts? ikke disse signalene. Det var en stor jobb ? bli kvitt dem.
Planck var konstruert for ? skape minst mulig st?y p? m?ledataene.
– Jo lavere temperatur i Planck, desto mindre vibrasjoner – og mindre st?y. Planck er derfor laget s? kald som mulig.
Med sine 0,1 Kelvin er Planck faktisk det kaldeste stedet i verdensrommet. Null Kelvin er definert som minus 273,15 grader Celcius og er det absolutte nullpunktet. Temp-eraturen i universet er 2,7 Kelvin. For ? m?le signalene fra Big Bang, m?tte Planck m?le temperaturvariasjoner i bakgrunnsstr?lingen med en titusendedels grad.
Enorme beregninger
Selv om algoritmene, alts? de matematiske beskrivelsene, er enkle, er de sv?rt krevende ? programmere. Noen av programmer-erne har ingen bakgrunn i astrofysikk. De er tvert imot eksperter i numerisk analyse. Dette er et fagomr?de innen informatikken der man bruker datamaskinen til ? l?se store matematiske og statistiske problemer.
– Takket v?re numerikerne har vi f?tt en stor rolle internasjonalt, forteller Hans Kristian Eriksen.
De har kj?rt 50 til 100 variasjoner av programmet. Under den siste og avgj?rende kj?ringen brukte de en halv million CPU-timer.
Da la de beslag p? den nye superdatamaskinen p? UiO i nesten en hel uke.
N? planlegger de mer detaljerte kj?ringer, som krever 100 millioner CPU-timer. Med dagens kapasitet p? supercomputeren m? de ha maskinen for seg selv i to ?r. Det f?r de ikke. De m? derfor utvikle enda raskere metoder.
Endrer forst?elsen
Planck-resultatene kan endre forst?elsen av universet.
– Vi m?ler lydb?lgene fra det tidligere universet. Noen av b?lgene har mye diskant, men mang-ler en del bass. Det er alts? noe som demper bassen som vi ikke skj?nner.
De nye resultatene stemmer ikke med den s?kalte standardmodellen. Universet er ikke, slik som antatt, likt i alle retninger.
– Det er noe vi ikke har forst?tt. N? m? teoretik-erne steppe inn og lage en ny modell.
Planck har ogs? skapt en liten bieffekt.
– Dataene v?re viser at ekspansjonen av universet er mindre enn antatt.
Gravitasjonsb?lger
N? ?nsker astrofysikerne nye m?linger som gj?r det mulig ? se tilbake til de f?rste br?kdelene av et milliontedels sekund etter Big Bang, eller for ? v?re helt n?yaktig, 10 opph?yd i minus 34 sekunder etter eksplosjonen. Den f?rste tiden kalles for inflasjonen.
Planck kunne bare se tilbake til 380 000 ?r etter Big Bang. Det var f?rst da universet ble synlig. Men det store sp?rsm?let er hvordan Big Bang oppstod. Da m? de se etter noe annet enn lys.
For ? se helt tilbake til begynnelsen, m? astro-fysikerne lete etter 13,7 milliarder ?r gamle gravitasjonsb?lger. Dette er sv?rt svake b?lger og er aldri blitt observert.
De norske forskerne Hans Kristian Eriksen ved UiO og Ingunn Wehus ved California Institute of Technology planlegger n? ? sende opp en ballong i 澳门葡京手机版app下载 med Columbia University, proppet med instrumenter, i 35 kilometers h?yde fra Kiruna i Sverige til Canada. Ballongturen skal ta fem d?gn.
– Vi skal bruke ballongen til ? vise at gravitasjonsb?lgene finnes. Hvis svaret er ja, h?per vi at det kan bli sendt opp et nytt instrument, tilsvarende Planck, som kan m?le gravitasjonsb?lgene fra hele universet. Vi m? med andre ord ha bevis for at de finnes, f?r vi kan g? videre, forteller Hans Kristian Eriksen.