Vědecký trapas skoro v přímém přenosu: gravitační vlny jsou v prachu

Skutečná detekce gravitačních vln je v podstatě jistá Nobelova cena. Díky tomu všechny vědecké týmy, věnující se projektům potenciálně vedoucím k takovému objevu, publikují o sto šest. Pro srovnání, sepsání průměrné studie je dílem měsíců. Poslední vědecký článek na toto téma byl sepsán a opublikován za tři dny. Je to hra s časem, kdo vyhraje, toho čeká ona proslulá medaile s vyobrazeným Alfredem Nobelem...

Více než horkými kandidáty byli letos vědci z experimentu BICEP2 operujícím na Antarktidě, kteří oznámili pravděpodobnou detekci gravitačních vln a potvrzení inflační fáze vesmíru, která nastala bezprostředně po Velkém třesku. Jenže jak se s oblibou říká ‘nevěřím statistice, kterou si sám nezfalšuji’, a tak pro tak silné tvrzení bylo potřeba potvrzení odjinud.

Naštěstí mise Planck, sledující vesmír na mikrovlnných vlnových délkách z oběžné dráhy, měla jako jeden z úkolů to samé. Tým z experimentu BICEP2 musel počkat, co na jejich závěry řekne Planck. Zpracování dat z družice trvá o trochu déle než z pozemního experimentu, ale přece se vědecký tým z Antarktidy dočkal. A odpověď je nepotěšila. Družice Planck výsledky nepotvrdila. Kde je problém? V prachu. Doslova.

Planck: Umělcova představa družice Planck. Zdroj ESA.

Co družice Plank naměřila? Za dobu trvání mise monitorovala oblohu na různých vlnových délkách a mimo jiné zahrnula i část oblohy, kterou pozoroval BICEP2. Zjednodušeně můžeme říct, že Planck pozoroval rozptyl světla na prachových částicích – polarizaci. Ale nejednalo se o náš atmosférický prach, ale o prach mezihvězdný. Po pečlivé analýze vědci z týmu okolo družice Planck zjistili, že jakkoliv to na první pohled může vypadat nepřesvědčivě, na obloze není místo, které by bylo galaktického prachu prosté. Jakákoliv data a závěry z experimentu BICEP2 musí být opraveny o faktor, který započítává polarizaci na galaktickém prachu. A právě tenhle faktor nás ‘okrade’ o fantastické závěry z BICEP2.

To jsou vědci tak mimo? Ne...

Jak je možné, že si můžeme splést prach a gravitační vlny? V případě přímého pozorování echa inflace bychom pozorovali změnu v polarizaci způsobenou pohybem gravitačních vln v prostoru (jejich pohyb si můžete představit třeba jako pohyb vln po jezeře, bude to podobné). Jenže nás doběhla vlastní elegance fyziky. Jeden jev umí v obecnosti vysvětlit mnoho různých fenoménů, a tak změny polarizace můžou nastat i díky asymetrickým prachovým částicím ovlivněných magnetickým polem naší galaxie. Světlo je zkrátka náchylné polarizovat se díky lecčemu.

Graf, který oběhl svět. Polarizační mapa z BICEP2, která naznačuje potvrzení inflační fáze vesmíru a detekci gravitačních vln. Bohužel se jedná o prach. Zdroj BICEP2 collaboration.

Tým z BICEP2 si samozřejmě něčeho takového byl vědom, mířili proto dalekohled na oblast oblohy relativně prachuprostou, jinak řečeno nedívali se do blízkosti Mléčné dráhy, kde se prach koncentruje, ale naopak co nejdále od ní, do míst, kde se domnívali, že prachu je minimum. Družice Planck ale zjistila, že prach je všude, a že dokonce existují místa méně prašná, než část oblohy, kam mířil BICEP2. Tým družice Planck věnoval speciální péči právě oné části oblohy, kterou monitoroval BICEP2, aby opravdu nic neminuli. Bohužel zde nenašli žádnou polarizaci, která by neodpovídala jejich měření prachu.

Tak to vypadá, že na přímou detekci ozvěny inflační fáze vesmíru a gravitačních vln si ještě budeme muset počkat.

Jana Poledniková