Americkí vedci pomocou matematických nástrojov opísali nehomogenity kozmického mikrovlnného žiarenia v pozadí, ktoré vzniklo bezprostredne po vzniku vesmíru. Autori sa domnievajú, že ich výsledky potvrdzujú správnosť hypotézy Big Bounce, podľa ktorej bol vznik nášho vesmíru výsledkom rozpadu niektorého „predchádzajúceho“vesmíru. Výsledky sú publikované v časopise Physical Review Letters.
Zatiaľ čo Einsteinova teória všeobecnej relativity vysvetľuje širokú škálu astrofyzikálnych a kozmologických javov, niektoré vlastnosti vesmíru zostávajú záhadou. Najmä nedokáže vysvetliť nerovnomerné rozloženie galaxií a temnej hmoty v priestore.
Od 80. rokov 20. storočia vedci Penn State University vyvíjajú kozmologické paradigma založené na koncepcii slučkovej kvantovej gravitácie. Táto paradigma, nazývaná slučková kvantová kozmológia, opisuje všetky moderné veľké štruktúry vo vesmíre ako kvantové výkyvy časopriestoru, ku ktorým došlo pri narodení sveta.
Podľa všeobecne akceptovanej teórie Veľkého tresku to všetko začalo jedinečnosťou - stavom, v ktorom bola všetka hmota a energia stlačená do jedného bodu. Potom, v prvej zlomku sekundy, počas obdobia zvaného inflácia, sa vesmír zväčšil do obrovských rozmerov. Teória Veľkého tresku však nevysvetľuje, čo sa stalo pred singularitou, takže tento stav nemožno opísať z hľadiska fyzikálnych a matematických zákonov.
Vedci na Pensylvánskej štátnej univerzite zastávajú alternatívnu hypotézu Big Bounce, podľa ktorej súčasný rozširujúci sa vesmír vznikol superkomprimovanou hmotou vesmíru predchádzajúcej fázy. Na opis tohto stavu používajú univerzálny matematický aparát, ktorý kombinuje kvantovú mechaniku a teóriu relativity.
Autori sledujú pôvod štruktúry vesmíru až po najmenšie nehomogenity zaznamenané na pozadí reliktného kozmického žiarenia relikvovaného mikrovlnným žiarením, ktoré bolo emitované, keď bol vesmír len 380 tisíc rokov starý.
Ale toto žiarenie samotné má tri záhadné anomálie, ktoré je ťažké vysvetliť pomocou klasickej fyziky. Tieto odchýlky sú také vážne, že mnoho fyzikov začalo hovoriť o kríze v kozmológii.
V novej štúdii vedci tvrdia, že z hľadiska kvantovej kozmológie slučky opisuje inflácia odstránenie dvoch hlavných anomálií v distribúcii CMB.
Propagačné video:
„Pomocou kozmológie s kvantovou slučkou sme prirodzene vyriešili dve z týchto anomálií a vyhli sa možnej kríze,“uviedol v tlačovej správe univerzity spoluautor Donghui Jeong, docent na Katedre astronómie a astrofyziky. „Prítomnosť týchto anomálií naznačuje, že žijeme vo výnimočnom vesmíre.“
Autori sa domnievajú, že nehomogenity CMB sú výsledkom nevyhnutných kvantových fluktuácií v ranom vesmíre. Počas zrýchlenej fázy expanzie - inflácie - boli tieto spočiatku malé fluktuácie roztiahnuté gravitáciou, čo sa odrazilo v pozorovaných nezrovnalostiach.
„Štandardná inflačná paradigma založená na všeobecnej relativite vníma časopriestor ako plynulé kontinuum,“uviedol prvý autor príspevku profesor Abhay Ashtekar, riaditeľ Pennsylvania Institute of Gravity and Space. - Tkanina košeľu tiež vyzerá ako dvojrozmerný povrch, ale pri bližšej prehliadke môžete vidieť, že je tkaná z husto zabalených jednorozmerných nití. Rovnakým spôsobom sa do tkaniva časopriestoru votkajú kvantové vlákna. Vzhľadom na tieto prvky nám umožňuje kvantová kozmológia slučky prekročiť rámec kontinua opísaného všeobecnou relativitou. ““
Vedci dúfajú, že nové satelitné misie ako LiteBIRD a Cosmic Origins Explorer zamerané na detekciu stôp primárnych gravitačných vĺn na pozadí CMB potvrdia svoje zistenia.