Radykalna nowa teoria dotycząca pochodzenia wszechświata sugeruje, że fale grawitacyjne, małe fale w przestrzeni po raz pierwszy przewidywane przez Alberta Einsteina w 1915 r. Mogłyby powstać w sprawie materii kosmicznej, ostatecznie tarlącym galaktyce, gwiazd i planet.
Teoria ma na celu pozbyć się zakresu parametrów spekulacyjnych i regulowanych Teoria Wielkiego Wybuchu. Fakt, że parametry te można tak swobodnie modyfikować, jest trudny, ponieważ oznacza to, że naukowcy nie mogą stwierdzić, czy model początku wszechświata naprawdę przewiduje obserwacje współczesnego kosmosu, czy po prostu został dostosowany do tego obrazu.
„Przez dziesięciolecia kosmolodzy pracują nad modelem,„ paradygmatem inflacyjnym ”, który sugeruje, że wszechświat rozszerzył się w niewiarygodnym tempie, wyjaśniając wszystko, co obserwujemy dzisiaj” – powiedział Space.com, lider zespołu Raúl Jiménez z University of Barcelona. „Nowy model sugeruje, że naturalne oscylacje kwantowe samych czasoprzestrzeni, Fale grawitacyjnebyły wystarczające, aby wywołać różnice w niewielkiej gęstości, które ostatecznie dały powstanie galaktyk, gwiazd i planet ”.
„Paradygmat inflacyjny może wyjaśnić, dlaczego nasz wszechświat jest tak jednorodny i izotropowy [possessing the same amount of matter at the same density in all directions] i że wahania kwantowego pochodzenia pierwotnej gęstości powstają w wyniku amplifikacji fluktuacji próżniowego pola skalarnego. Ma to kluczowe znaczenie, ponieważ te pierwotne fluktuacje kwantowe są dokładnie nasionami, które wyjaśniają całą strukturę wszechświata, którą widzimy dzisiaj – powiedział Space.com, członek zespołu Daniele Bertacca z University of Padua. „Ale jest problem: ta teoria zawiera zbyt wiele parametrów„ darmowych ”lub„ dostrajalnych ”, które można dostosować do woli.
„Zbyt duża elastyczność w nauce może być problematyczna, ponieważ utrudnia ustalenie, czy model naprawdę coś przewiduje, czy po prostu dostosowuje się, Posteriori [after the fact]do zaobserwowanych danych ”.
Inflacja nie „inflaton”
Model zespołu zaczyna się od początkowej kosmicznej inflacji opisanej przez rozszerzający się stan kosmiczny o nazwie „De Sitter Space”, który wyjaśnia, można uznać za kondensację ”Gravitons„hipotetyczne cząstki, które przekazują siłę grawitacji w podobny sposób fotony to „cząsteczki posłańca” (lub bozony miernika) siła elektromagnetyczna.
Ten czasoprzestrzeń de sitarz całkowicie się rozpadłaby, gdy jego stan w pobliżu równowagi, gdy efekty kwantowe stały się tak silne, że spowodowało, że wszechświat stał się chaotycznym układem kwantowym.
Wszystko to reprezentuje ich model, w zależności od pojedynczej skali energii, która uwzględnia wszystkie prognozy ewolucji kosmicznej.
Uderza to z potrzebą szeregu hipotetycznych pól i cząstek, takich jak pole „inflaton”, hipotetyczne pole o wysokiej energii potencjalnej, które wywołało siłę odpychającą we wczesnym wszechświecie, która spowodowała szybką i wykładniczą inflację w niektórych modelach Wielkiego Wybuchu. Zamiast tego fale grawitacyjne, jako naturalne oscylacje kwantowe samej przestrzeni, wystarczą w tym modelu, aby stworzyć fluktuacje gęstości, które prowadzą do opracowywania struktur, takich jak galaktyki, gwiazdy i planety.
„Było to prawie„ magiczne ”, ponieważ jedynym wolnym parametrem skali de Sitter jest jej skala energii, a ze względu na jej złożoność i nieliniowość okazuje się to powiązane z obserwowanym poziomem fluktuacji” – powiedział Bertacca. „Dokładnie jest to elegancja i prostota proponowanego modelu i brak wolnych parametrów, które są kluczowe.
„Ponadto oczekujemy, że będzie w stanie elegancko i naturalnie wyjaśnić skalę energii i przebieg czasowy inflacji. Oba określają wszystkie obserwowalne prognozy i są niezbędne do rozwiązania problemów kosmologicznych horyzontu i płaskości”.
Oczywiście jest to nauka, a nie magia, a jeśli chodzi o jakąkolwiek teorię naukową, kluczowa jest weryfikacja z dowodami obserwacyjnymi. Zespół uważa, że ich model może zapewnić odciski palców, które można wykryć w danych astronomicznych.
„Podobnie jak wszystkie modele teoretyczne, nasze należy potwierdzić przez pomiary i obserwacje, które naukowcy mogą analizować, oceniać i porównywać z danymi z podstawowych i przestrzennych eksperymentów dzisiaj iw najbliższej przyszłości”-powiedział Bertacca. „Te grawitacyjne fale oddziałują i budują złożoność w czasie, co prowadzi do testowalnych prognoz, które naukowcy mogą teraz porównać z prawdziwymi danymi”.
Dane, które mogą potwierdzić lub obalić ten nowy model obejmują pomiary kosmicznej kopalnej zwanej Kosmiczne tło mikrofalowe (CMB), pole promieniowania pozostało z wydarzenia tuż po Wielkim Wybuchu. Obserwacje duża struktura wszechświata i pomiary Pierwotne fale grawitacyjne może również zrobić lub złamać ten nowy model.
„Nasza praca stanowi minimalistyczne, ale potężne, eleganckie i potencjalnie fałszowalne ramy. To nauka w najlepszym wydaniu: jasne prognozy, które mogą potwierdzić lub obalić przyszłe obserwacje” – podsumował Jiménez. „Wreszcie te nowe wyniki pokazują, że możemy nie potrzebować spekulatywnych składników, aby wyjaśnić kosmos, ale jedynie głębokie zrozumienie grawitacji i fizyki kwantowej. Jeśli model jest prawdą, może to oznaczać nowy rozdział w sposobie, w jaki myślimy o narodzinach wszechświata”.
Badania zespołu zostały opublikowane w lipcu w czasopiśmie Badania przeglądu fizycznego.
