Observatórios em operação ao redor do globo visam regiões do céu caracterizadas por baixa contaminação da radiação galáctica, procurando a impressão de Ondas Gravitacionais Cosmológicas (CGWs) produzidas durante a Inflação, a misteriosa fase de expansão quase exponencial do espaço no Universo primordial. Um novo estudo da colaboração POLARBEAR, liderado por SISSA para a parte relativa à interpretação para Cosmologia e publicado no Astrophysical Journal , fornece um novo algoritmo de correção que permite aos pesquisadores quase dobrar a quantidade de dados confiáveis ​​adquiridos em tais observatórios, dando assim acesso a território inexplorado do sinal produzido pelos CGWs e nos aproximando do Big Bang.
"De acordo com o entendimento atual em Cosmologia, logo após o Big Bang o Universo era muito pequeno, denso e quente. Em 10 ^-35 segundos, esticou por um fator de 10 ³⁰ ," explica Carlo Baccigalupi, coordenador do grupo de Astrofísica &Cosmologia do SISSA. radiação do Big Bang. O experimento POLARBEAR, do qual o SISSA faz parte, procura esses sinais usando o Telescópio Huan Tran no deserto de Atacama, no norte do Chile, na região de Antofagasta."

A análise dos dados adquiridos pelo Observatório POLARBEAR é um pipeline complexo onde a confiabilidade das medições representa um fator mais delicado e fundamental. “Os CGWs excitam apenas uma pequena fração do sinal de polarização CMB, mais conhecido como B-modes”, explicam Nicoletta Krachmalnicoff, pesquisadora do SISSA, e Davide Poletti, anteriormente no mesmo instituto. "Eles são muito difíceis de medir, em particular por causa da contaminação do sinal devido às emissões do gás galáctico difuso. Isso deve ser removido com precisão requintada para isolar a contribuição única dos CGWs."

Nos últimos dois anos, Anto. I. Lonappan, Ph.D. estudante da SISSA e Satoru Takakura da Universidade de Boulder, no Colorado, vêm caracterizando a qualidade de um conjunto de dados estendido da colaboração POLARBEAR, rastreando todas as incertezas e sistemáticas instrumentais e físicas conhecidas. "Implementamos um algoritmo que atribui precisão às medições no 'Large Patch', uma região que se estende por cerca de 670 graus quadrados no Hemisfério Celestial Sul, onde nossa sonda revela dados de acordo com outras sondas que procuram no mesmo local, como as the BICEP2/Keck Array located in the South Pole," they explain. The study has now been published in the Astrophysical Journal .

"This is a milestone on a long road heading to the observation of CGWs. The new approach allows us to probe the sky with unprecedent accuracy, doubling the amount of reliable data and, thus, of accessible information. This is a crucial step for the whole community now that new telescopes are being prepared for operations," the scientists add.

Great developments are on their way from the experimental point of view. A system of three upgraded POLARBEAR Telescopes, known as the Simons Array, is in preparation. The Simons Observatory, a new system of Small and Large Aperture Telescopes, funded by the Simons Foundation, will be operational from a nearby location, in Atacama, with first light happening in 2023. Later in this decade, the LiteBIRD satellite will fly, and an extended network of ground-based observatories, which facilities in the Atacama Desert and the South Pole, known as "Stage IV", will complement these observations.

"All these efforts will lead to the ultimate measurement of CGWs, revealing at the same time most important clues about the Dark Energy and Matter cosmological components," Baccigalupi concludes. "Through the main mission of SISSA as a Ph.D. school, training students to become young researchers, our Institute is and will be contributing significantly to the main contemporary challenges for Physics, as the present one, targeting Gravitational Waves from a tiny fraction of a second after the Big Bang." + Explorar mais

Looking for signs of the Big Bang in the desert