Ученые-астрономы и астрофизики, входящие в консорциум Polarbear, возглавляемый доктором Адрианом Ли из Калифорнийского университета, произвели несколько самых точных на сегодняшний день измерений параметров микроволнового космического фона. Этот микроволновый фон является остатком от света, возникшего во Вселенной на самой ранней стадии ее существования и претерпевшего кардинальные изменения за очень и очень долгое путешествие в пустоте космического пространства. Тем не менее, «останки» исконного света, возникшего спустя только 380 тысяч лет после момента Большого Взрыва, несут массу научной информации, которая помогает ученым раскрывать некоторые фундаментальные тайны Вселенной, включая темную материю и темную энергию.

В первое время после Большого Взрыва, который, как предполагают ученые, произошел 13.8 миллиарда лет назад, Вселенная была столь горяча и плотна, что фотоны света не успевали пролететь более-менее значимое расстояние, не наткнувшись на частицу. Это приводило к тому, что свет постоянно рассеивался и поглощался, заставляя ионизироваться любые атомы материи, которые успели образоваться к этому времени. Однако, когда Вселенной исполнилось приблизительно 380 тысяч лет, она остыла настолько, что электроны и протоны смогли объединяться, формируя стабильные атомы водорода, которые тут же не подвергались ионизации. И такое слияние породило излучение потока фотонов, которые, не будучи поглощаемыми атомами и другими частицами, устремились в космическое пространство.

Те фотоны исконного света, которые «дожили» до нынешнего времени, «охладились», увеличили длину волны до той, которая соответствует температуре 3 градусов Кельвина. Тем не менее, в этих фотонах, которые стали фотонами микроволнового излучения, сохранилась информация об их последнем взаимодействии с материей. Вся эта информация скрывается в такой характеристике фотонов как поляризация, которая, кроме всего прочего, указывает на плотность материи, которая в последний раз рассеивала или излучала эти фотоны. И именно измерениями поляризации фотонов микроволнового космического фона занимались ученые Polarbear.

Изучение микроволнового космического фона и поляризации его фотонов производилось учеными при помощи высокочувствительных микроволновых датчиков радиотелескопа Huan Tran Telescope, располагающегося в пустыне Атакама, Чили. По основным принципам этот эксперимент весьма похож на эксперимент Bicep2, в котором также производился анализ поляризации микроволнового фона и данные которого стали подтверждением наличия гравитационных волн и явления расширения Вселенной.

Как и в эксперименте Bicep2, так и в эксперименте Polarbear, ученые интересовались самым информативным видом поляризации фотонов, поляризации В-типа, которая связана с воздействием на фотон сторонних магнитных полей. Кроме этого, как уже упоминалось выше, в поляризации B-типа содержатся данные о материи, о ее плотности в том месте, где анализируемые фотоны света были рассеяны или излучены. Второй вид поляризации, поляризации E-типа, также несет некоторую полезную информацию, но ее количество крайне и крайне мало для того, чтобы представлять собой интерес для ученых.

Данные эксперимента Polarbear, которые являются ничем иным, как «взглядом» в самый ранний период существования Вселенной, могут послужить для подтверждения или опровержения результатов эксперимента Bicep2. Но основной задачей ученых консорциума Polarbear является не это, они сосредоточены на интерпретации образов микроволнового фона, что позволит им создать карту распределения материи во время инфляционного периода существования Вселенной, спустя 380 тысяч лет после Большого Взрыва.

Кроме этого, научные методики, используемые в эксперименте Polarbear, которые радикально отличаются от методик эксперимента Bicep2, позволят ученым определить момент времени, когда темная энергия, таинственная сила, отвечающая за ускорение расширения Вселенной, начала доминировать и превосходить гравитационные силы, которые, согласно имеющимся космологическим теориям, должны были препятствовать или замедлять процесс расширения Вселенной.