Promieniowanie mikrofalowe

Trudne pytania Mikrofalowe promieniowanie tła też jest spolaryzowane. Tuż zanim Wszechświat stal się przezroczysty dla promieniowania, fotony mikrofalowego promieniowania tła po raz ostatni rozproszyły się na elektronach plazmy. Niektóre z tych fotonów zderzyły się z elektronami pod dużym kątem i uległy polaryzacji. Kluczem do detekcji inflacyjnych fal grawitacyjnych jest fakt, że ruch plazmy spowodowany przez fale grawitacyjne prowadzi do powstania innego rodzaju rozkładu polaryzacji niż wywoływany niejednorodnością materii. Pomysł jest dość prosty. Liniową polaryzację mikrofalowego promieniowania tła można przedstawić jako krótki prosty odcinek, którego nachylenie jest wskaźnikiem kąta polaryzacji fotonów w danym obszarze nieba. Te odcinki niekiedy układają się w pierścienie albo promieniste wzory.

Mogą one również układać się w wiry lewo lub prawoskrętne, a przez to wydają się obracać zgodnie z ruchem wskazówek zegara lub przeciwnie do niego. Kierunek obrotu tych wirów mówi o tym, jak one powstały. Niejednorodności w rozkładzie masy nie mogą wytwarzać polaryzacji takiego rodzaju, gdyż gęstsze i rozrzedzone obszary plazmy nie mają lewo lub prawoskrętnej orientacji. Fale grawitacyjne natomiast mają wewnętrzną orientację, gdyż rozchodzą się jako zaburzenia lewo lub prawoskrętne. Wzór utworzony w wyniku polaryzacji spowodowanej przez fale grawitacyjne będzie wyglądał jak przypadkowa superpozycja wielu wirów o różnych rozmiarach. Badacze mówią, że taki rozkład ma różną od zera rotację, natomiast pierścienie i promieniste wzory wytwarzane przez niejednorodności w rozkładzie masy mają zerową rotację. Jednak nawet najwprawniejsze oko obserwatora nie będzie w stanie stwierdzić, czy rozkład polaryzacji taki jak na stronie 83 ma zerową rotację, czy nie.

Na szczęście rozszerzona analiza Fouriera technika matematyczna pozwalająca na rozłożenie obrazu na szereg fal umożliwia wydzielenie w danym rozkładzie polaryzacji składowej z rotacją i bez rotacji. A zatem jeśli kosmolodzy będą potrafili zmierzyć polaryzację mikrofalowego promieniowania tła i wydzielić jej część z różną od zera rotacją, to będą mogli obliczyć ampli tudę superdlugich inflacyjnych fal grawitacyjnych. A ponieważ amplituda tych fal została określona przez energię inflacji, uda się ją bezpośrednio wyznaczyć. To z kolei pomoże odpowiedzieć na pytanie, czy inflacja została spowodowana przez proces unifikacji oddziaływań fundamentalnych. Jakie są szanse na wykrycie rozkładów polaryzacji z nie znikającą rotacją? To kolejny cel badaczy. Choć teoretycy nie mają wątpliwości, że promieniowanie reliktowe jest spolaryzowane, obserwacyjna weryfikacja tych przewidywań wciąż się wymykała uczonym.