Amerikanske forskere beskrev, ved hjelp av matematiske verktøy, inhomogenitetene i den kosmiske mikrobølgebakgrunnen stråling som oppsto rett etter opprinnelsen til universet. Forfatterne mener at resultatene deres bekrefter riktigheten av Big Bounce-hypotesen, ifølge hvilken fremveksten av universet vårt var et resultat av oppløsningen av et "tidligere" univers. Resultatene er publisert i tidsskriftet Physical Review Letters.
Mens Einsteins teori om generell relativitet forklarer et bredt spekter av astrofysiske og kosmologiske fenomener, er noen av universets egenskaper fortsatt et mysterium. Spesielt kan det ikke forklare ujevn fordeling av galakser og mørk materie i verdensrommet.
Siden 1980-tallet har forskere i Penn State University utviklet et kosmologisk paradigme basert på begrepet loop kvantetyngdekraft. Dette paradigmet, kalt loop-kvante-kosmologi, beskriver alle moderne store strukturer i universet som kvantumsvingninger i rom-tid som fant sted ved verdens fødsel.
I henhold til den allment aksepterte teorien om Big Bang, startet det hele med en singularitet - en tilstand der all materie og energi ble komprimert til ett punkt. Så, i den første brøkdelen av et sekund, i en periode kalt inflasjon, svulmet kosmos til enorme proporsjoner. Men Big Bang-teorien forklarer ikke hva som skjedde før singulariteten, så denne tilstanden kan ikke beskrives i form av lovene om fysikk og matematikk.
Forskere ved Pennsylvania State University har den alternative Big Bounce-hypotesen, ifølge hvilken det nåværende ekspanderende universet oppsto fra den superkomprimerte massen til universet i forrige fase. For å beskrive denne tilstanden bruker de et universelt matematisk apparat som kombinerer kvantemekanikk og relativitetsteorien.
Forfatterne sporer opprinnelsen til universets struktur til de minste inhomogenitetene registrert på bakgrunn av mikrobølgeovn relatert til kosmisk stråling, som ble avgitt da universet bare var 380 tusen år gammelt.
Men denne strålingen i seg selv har tre mystiske avvik som er vanskelig å forklare ved bruk av klassisk fysikk. Disse avvikene er så alvorlige at mange fysikere begynte å snakke om en krise i kosmologien.
I en ny studie hevder forskere at fra et loop-kvantekosmologiperspektiv, ved å beskrive inflasjon, elimineres to viktige avvik i CMB-distribusjonen.
Salgsfremmende video:
"Ved hjelp av kvanteløkkekosmologi løste vi naturlig nok to av disse anomaliene og unngikk en potensiell krise," sa medforfatter Donghui Jeong, førsteamanuensis ved Institutt for astronomi og astrofysikk, i en pressemelding fra universitetet. "Tilstedeværelsen av disse avvikene tyder på at vi lever i et eksepsjonelt univers."
Forfatterne mener at inhomogenitetene til CMB er et resultat av uunngåelige kvantumsvingninger i det tidlige universet. I den akselererte fasen av ekspansjon - inflasjon - ble disse opprinnelige bittesmå svingningene strukket av tyngdekraften, gjenspeilet i de observerte uregelmessighetene.
"Standard inflasjonsparadigme, basert på generell relativitet, ser romtiden som et jevnt kontinuum," sa den første forfatteren av avisen, professor Abhay Ashtekar, direktør for Pennsylvania Institute of Gravity and Space. - Stoffet til skjorten ser også ut som en todimensjonal overflate, men ved nærmere undersøkelse kan du se at den er vevd fra tettpakket endimensjonale tråder. På samme måte er kvantetråder vevd inn i romtidens stoff. Gitt disse strengene, lar loopkvantekosmologi oss gå utover kontinuumet som er beskrevet av generell relativitet."
Forskere håper at nye satellittoppdrag som LiteBIRD og Cosmic Origins Explorer, rettet mot å oppdage spor etter primære gravitasjonsbølger mot bakgrunnen til CMB, vil bekrefte funnene deres.
