Myndar fyrsta ljós alheimsins

Umkringdur mörgæsum, sem hann hefur enn ekki séð, er Jón Emil Guðmundsson stjarneðlisfræðingur, nú staddur á Suðurskautslandinu þar sem hann vinnur ásamt félögum sínum við Princeton-háskóla í Bandaríkjunum og fleiri vísindamönnum að því að koma saman sjónauka sem á að kanna örbylgjukliðinn, ummerki um Miklahvell. Niðurstöðurnar geta varpað frekara ljósi á tilvist þyngdarbylgna. 

McMurdo-stöðin á Ross-eyju á Suðurskautslandinu hefur verið heimili Jóns Emils frá 28. október þegar teymið hans kom þangað fyrst. Þar ætlar hópurinn að setja saman SPIDER-sjónaukann en hann er verkefni Princeton-háskóla þar sem Jón Emil lauk doktorsnámi í sumar en auk þess koma nemendur fleiri skóla að því. Hann verður sendur upp í um 40 kílómetra hæð með helíumloftbelg á næstunni.

Tilgangurinn er að rannsaka ljós örbylgjukliðsins svonefnda. Hann er bakgrunnsgeislun sem fyllir allan alheiminn og er nokkurs konar endurómur frá Miklahvelli, upphafi alheimsins. Hann er talinn hafa myndast þegar alheimurinn var aðeins 380.000 ára gamall, að því er kemur fram á Stjörnufræðivefnum.

„Þessa dagana erum við að að kæla sjónaukana svo að þeir nái þeirri næmni sem að þarf til þess að mæla örbylgjukliðinn. Okkar nemar eru hannaðir til þess að virka við u.þ.b. -273 °C, þ.e.a.s. rétt fyrir ofan alkul. Á næstu vikum munum við ganga úr skugga um að tilraunin virki sem skildi áður en að við sendum hana af stað,“ segir Jón Emil í samtali við mbl.is.

Mynda elsta ljós alheimsins

Ástæðan fyrir því að sjónaukinn er sendur á loft er að lofthjúpur jarðarinnar byrgir honum sýn út í geiminn. Það er ástæða þess að best er að staðsetja sjónauka á fjallstindum eða úti í geimnum eins og Hubble-sjónaukann. Jón Emil segir að Spider sé ætla að svífa um háloftin í um tuttugu daga. Með því að nota helíumloftbelg spari menn sér þá tugi milljarða sem það myndi kosta að senda sjónaukann á loft með geimskoti.

„Við erum að taka myndir af elsta ljósinu í alheiminum, svokölluðum örbylgjuklið. Þetta ljós lagði af stað fyrir um 13 milljörðum ára, á tímamótum í veraldarsögunni þegar frumefni og ljós urðu viðskila. Ljósið ber með sér upplýsingar frá frumbernsku alheimsins; er endurómur Miklahvells. Á sínum tíma var ljósið blindandi, en eftir því sem alheimurinn þandist út þá tapaði það orku sinni. Í dag sjáum við ekki þetta ljós með berum augum, í staðinn spannar það örbylgjurófið,“ segir hann.

Um tuttugu manna hópur, aðallega doktorsnema, hefur unnið hörðum höndum við að hanna, smíða og kvarða tilraunina undanfarin sex ár og segir Jón Emil að búast megi við ágætis spennufalli þegar Spider kemst loks í loftið.

„Svona verkefni þjálfa ungar kynslóðir vísindamanna og verkfræðinga og það mætti segja að hér séu hönnuðir næstu geimsjónauka að taka sín fyrstu skref,“ segir Jón Emil.

Þegar SPIDER kemst svo á loft er starfi hópsins þó hvergi nærri lokið. Um leið og tilraunin er komin í loftið hefjast menn handa við að skoða þau gögn sem berast um gervitungl. Aðeins brot af gögnunum berst í rauntíma því tilraunin býr til 300 GB af gögnum á dag, talsvert meira en hægt er að senda með tengingu við gervitungl. Því verða Jón Emil og félagar að sækja hörðu diskana þegar tilraunin er kölluð niður til jarðarinnar. 

Svipað og sólgleraugu stangveiðimanna

Fyrr á þessu ári tilkynnti hópur vísindamanna við BICEP2-verkefnið að þeir hefðu fundið fyrstu vísbendingar um tilvist svonefndra þyngdarbylgna frá óðaþenslutímabili alheimsins á fyrstu sekúndubrotum tilvistar hans. Ef satt reynist er um eina merkustu uppgötvun vísindanna að ræða. Niðurstöður rannsókna Jóns Emils og félaga á Suðurskautslandinu eiga að veita frekari upplýsingar sem geta mögulega staðfest, eða hrakið, fund þyngdarbylgnanna. Þeir munu leita að svonefndri skautun í örbylgjukliðnum af völdum þyngdarbylgna sem BICEP2-menn telja sig hafa fundið.

„Silungsveiðimenn og bíógestir setja stundum upp sérstök gleraugu sem hafa áhrif á skautað ljós og gera þeim kleift að sjá betur við vissar aðstæður, t.d. niður í vatn. SPIDER er búinn sambærilegum græjum sem hjálpa okkur að horfa á skautað ljós frá örbylgjukliðnum. Við erum að leita að ljósi sem að myndaðist hugsanlega vegna orkumikilla þyngdarbylgna í árdaga alheimsins. Við ætlum að kanna sanngildi þessara niðurstaðna og komast að því hvort  merkið sem BICEP2 sá komi frá örbylgjukliðnum eða okkar eigin vetrarbraut,“ segir Jón Emil.

Tilvist þessa skautaða ljós gæti rennt stoðum undir kenningar um óðaþenslutímabil við upphaf alheimsins þar sem rúmið þandist út á ógnarhraða. Því reyna margir vísindamenn nú að leita að þessu skautaða ljósi í örbylgjukliðnum.

Erfitt að vera fjarri vinum og ættingjum yfir jólin

Gangi allt að óskum verða Jón Emil og félagar hans á Suðurskautslandinu fram í janúar en lengur ef tafir verða. Það þýðir að hann eyðir jólahátíðinni á þessum afskekkta stað fjarri sínum nánustu.

„Tilhugsunin um jól fjarri vinum og ættingjum er erfið. Sem hópur stöndum við hins vegar á tímamótum. Við erum búin að vinna að þessu verkefni í rúm sex ár og nú fáum við vonandi tækifæri til að sjá hvers þessi tilraun er megnug. Jólin koma og við munum fagna þeim eins og hægt er en við höldum einbeitingunni þangað til verkefninu er lokið,“ segir Jón Emil.

Hann er þó ekki einn á staðnum. Fyrir utan teymið frá Princeton búa um þúsund manns í McMurdo, þar af nokkur hundruð vísindamenn sem vinna að ýmsum verkefnum á suðurskautinu. Þá býr um hálf milljón mörgæsa þar.

„Ég á nú reyndar eftir að koma auga á eina en mér er sagt að það eigi eftir að breytast,“ segir Jón Emil um fiðraða nágranna sína. 

Eins og áður segir lauk Jón Emil doktorsnámi sínu við Princeton-háskóla nú í sumar en hann lagði stund á heimsfræði, rannsóknir á eðli og uppruna alheimsins. Hann telur forréttindi að fá að velta þessum hlutum fyrir sér.

„Með því að rannsaka örbylgjukliðinn hefur vísindamönnum tekist svipta hulunni af ýmsum leyndardómum alheimsins. Við erum að læra svo margt um eðli alheimsins en á sama tíma hrannast upp ósvaraðar spurningar. Það eru forrétindi að fá að hugsa um þessa hluti. Ég held áfram að taka þátt í rannsóknum í stjarneðlisfræði svo lengi sem aðstæður leyfa. Hugurinn leitar heim til Íslands,“ segir Jón Emil um framtíð sína.

Hér fyrir neðan má sjá myndband af bloggsíðu Jóns Emils af vísindamönnunum sem setja saman Spider-sjónaukann.

Bloggsíða Jóns Emils þar sem hann segir frá dvöl sinni á Suðurskautslandinu

Íslendingur rannsakar Miklahvell

Ein mesta uppgötvun stjarnvísindanna

Spider-sjónaukinn sem Princeton-menn vinna að því að setja saman á Suðurskautslandinu Jón Emil Guðmundsson

• Blogga um frétt