Oamenii de știință americani, folosind instrumente matematice, au descris neomogenitățile radiațiilor cosmice de fundal cu microunde care au apărut imediat după originea Universului. Autorii cred că rezultatele lor confirmă corectitudinea ipotezei Big Bounce, conform căreia apariția universului nostru a fost rezultatul dezintegrării unui univers „anterior”. Rezultatele sunt publicate în revista Physical Review Letters.
În timp ce teoria relativității generale a lui Einstein explică o gamă largă de fenomene astrofizice și cosmologice, unele proprietăți ale universului rămân un mister. În special, nu poate explica distribuția inegală a galaxiilor și a materiei întunecate în spațiu.
Începând cu anii 1980, cercetătorii Universității Penn State dezvoltă o paradigmă cosmologică bazată pe conceptul de gravitate cuantică buclă. Această paradigmă, numită cosmologie cuantică cu buclă, descrie toate structurile mari moderne din Univers ca fluctuații cuantice ale spațiului-timp care au avut loc la nașterea lumii.
Conform teoriei general acceptate a Big Bang-ului, totul a început cu o singularitate - o stare în care toată materia și energia erau comprimate într-un punct. Apoi, în prima fracție de secundă, în timpul unei perioade numite inflație, cosmosul s-a umflat până la proporții enorme. Dar teoria Big Bang nu explică ce s-a întâmplat înainte de singularitate, deci această stare nu poate fi descrisă în termenii legilor fizicii și matematicii.
Oamenii de știință de la Pennsylvania State University susțin ipoteza alternativă Big Bounce, conform căreia universul actual în expansiune a apărut din masa supercomprimată a universului din faza anterioară. Pentru a descrie această stare, ei folosesc un aparat matematic universal care combină mecanica cuantică și teoria relativității.
Autorii urmăresc originea structurii Universului până la cele mai mici neomogenități înregistrate pe fundalul radiației cosmice relicte cu microunde, care a fost emisă când Universul avea doar 380 de mii de ani.
Dar această radiație are în sine trei anomalii misterioase greu de explicat folosind fizica clasică. Aceste abateri sunt atât de grave încât mulți fizicieni au început să vorbească despre o criză în cosmologie.
Într-un nou studiu, oamenii de știință susțin că, dintr-o perspectivă de cosmologie cuantică în buclă, descrierea inflației elimină două anomalii majore în distribuția CMB.
Video promotional:
„Folosind cosmologia cu buclă cuantică, am rezolvat în mod natural două dintre aceste anomalii, evitând o posibilă criză”, a declarat co-autorul Donghui Jeong, profesor asociat la Departamentul de Astronomie și Astrofizică, într-un comunicat de presă universitar. „Prezența acestor anomalii sugerează că trăim într-un univers excepțional.”
Autorii consideră că inomogenitățile CMB sunt rezultatul fluctuațiilor cuantice inevitabile din Universul timpuriu. În faza accelerată a expansiunii - inflația - aceste fluctuații inițial minuscule au fost întinse de gravitație, reflectate în neregulile observate.
"Paradigma inflaționistă standard, bazată pe relativitatea generală, consideră spațiul ca un continuum lin", a spus primul autor al lucrării, profesorul Abhay Ashtekar, directorul Institutului Pennsylvania al Gravitației și Spațiului. - Țesătura cămășii arată, de asemenea, ca o suprafață bidimensională, dar la o inspecție mai atentă puteți vedea că este țesută din fire unidimensionale dens ambalate. În același mod, firele cuantice sunt țesute în țesătura spațiului-timp. Având în vedere aceste șiruri, cosmologia cuantică cu buclă ne permite să depășim continuul descris de relativitatea generală."
Oamenii de știință speră că noile misiuni prin satelit, precum LiteBIRD și Cosmic Origins Explorer, care vizează detectarea urmelor undelor gravitaționale primare pe fundalul CMB, își vor confirma rezultatele.
