Вчені довели існування Всесвіту до Великого вибуху

Опубликованно 31.07.2020 22:56

В той час, як теорія загальної теорії відносності Ейнштейна може пояснити широкий спектр захоплюючих астрофізичних і космологічних явищ, деякі аспекти властивостей Всесвіту у великих масштабах залишаються загадкою. Нове дослідження з використанням петлевий квантової космології - теорії, яка використовує квантову механіку для розширення гравітаційної фізики за межі загальної теорії відносності Ейнштейна - пояснює дві основні загадки. У той час як розходження в теоріях проявляються в дрібних масштабах - набагато менших, ніж навіть у протона, - вони мають наслідки в найбільших доступних масштабах Всесвіту. Дослідження, яке з'явилось 29 липня в журналі Physical Review Letters, також дає нові прогнози щодо Всесвіту, які могли б перевірити майбутні супутникові місії.

Хоча зменшена картина Всесвіту виглядає досить однорідною, вона має великомасштабну структуру, наприклад, тому що галактики і темна матерія не розподілені рівномірно. Походження цієї структури було простежено до крихітних неоднорідностей, які спостерігаються в космічному мікрохвильовому фоні (КМФ) - випромінювання, яке испускалось, коли Всесвіту було 380 тисяч років, що ми все ще можемо бачити сьогодні. Але у самого КМФ є три загадкові особливості, які вважаються аномаліями, тому що їх важко пояснити з допомогою відомої фізики.

“Хоч одна з цих аномалій може здатися не настільки чудовою в статистичному відношенні, якщо ми побачимо дві або більше разом, це говорить про те, що ми живемо у виключній Всесвіту“, - сказав Донхуи Чжон, доцент кафедри астрономії та астрофізики в штаті Пенсільванія і автор статті. “Недавнє дослідження в журналі Nature Astronomy запропонувало пояснення однієї з цих аномалій, яка викликала так багато додаткових проблем, вони відзначили “можливий криза в космології“. Однак, використовуючи космологію квантової петлі, ми природним чином дозволили дві з цих аномалій, уникаючи цього потенційного кризи“.

Дослідження за останні три десятиліття значно покращили наше розуміння ранньої Всесвіту, в тому числі того, як неоднорідності в КМФ були створені в першу чергу. Ці відхилення є результатом неминучих квантових флуктуацій в ранній Всесвіту. Під час прискореної фази розширення в дуже ранні часи, відомої як інфляція, ці споконвічні, крихітні флуктуації були розтягнуті під дією сили тяжіння і засіяли спостережувані неоднорідності в КМФ.

“Щоб зрозуміти, як виникли початкові насіння, нам потрібно більш уважно поглянути на ранній Всесвіт, де руйнується теорія загальної теорії відносності Ейнштейна“, - сказав Абхай Аштекар, професор фізики Евана П'ю, завідувач кафедри фізики сім'ї Еберлі і директор Державного інституту гравітації і космосу їм. Пенна. “Стандартна інфляційна парадигма, заснована на загальній теорії відносності, розглядає простір-час як гладкий континуум. Розглянемо сорочку, яка виглядає як двовимірну поверхню, але при найближчому розгляді ви можете побачити, що вона складається з щільно упакованих одновимірних ниток. До речі, тканина простору-часу дійсно сплетена квантовими нитками. При обліку цих ниток петльова квантова космологія дозволяє нам вийти за межі континууму, що описується загальною теорією відносності, де фізика Ейнштейна руйнується - наприклад, за межі Великого вибуху“.

Попереднє дослідження замінила ідею сингулярності Великого вибуху, де Всесвіт виник з нічого, Великим відскоком, де поточна розширюється Всесвіт виникла сверхсжатой маси, яка була створена, коли Всесвіт скоротилася в його попередній фазі. Вони виявили, що всі великомасштабні структури Всесвіту, що враховуються загальною теорією відносності, однаково пояснюються інфляцією після цього Великого відскоку з використанням рівнянь петлевий квантової космології.

У новому дослідженні дослідники визначили, що інфляція в петлевий квантової космології також усуває дві з основних аномалій, які з'являються в загальній теорії відносності.

“Початкові коливання, про яких ми говоримо, відбуваються в неймовірно малому масштабі Планка“, - сказав Браджеш Гупт, доктор наук, дослідник в Техаському центрі передових обчислень Техаського університету в Остіні. “Довжина Планка приблизно на 20 порядків менше радіуса протона. Але поправки на інфляцію в цьому неймовірно малому масштабі одночасно пояснюють дві аномалії в найбільших масштабах Всесвіту“.

Дослідники також підготували нові прогнози про фундаментальному космологическом параметрі і первинних гравітаційних хвилях, які можна було б перевірити під час майбутніх супутникових місій, в тому числі LiteBird і Cosmic Origins Explorer, які будуть продовжувати покращувати наше розуміння ранніх досліджень.

Нагадаємо, раніше повідомлялося, що в космічних променях виявили сліди темної матерії.

Хочете знати важливі та актуальні новини раніше за всіх? Підписуйтесь на Bigmir)net на Facebook і Telegram.

Категория: Технологии