Američtí vědci pomocí matematických nástrojů popsali nehomogenity kosmického mikrovlnného záření v pozadí, které vzniklo bezprostředně po vzniku vesmíru. Autoři se domnívají, že jejich výsledky potvrzují správnost hypotézy Big Bounce, podle níž vznik našeho vesmíru byl výsledkem rozpadu některého „předchozího“vesmíru. Výsledky jsou publikovány v časopise Physical Review Letters.
Zatímco Einsteinova teorie obecné relativity vysvětluje širokou škálu astrofyzikálních a kosmologických jevů, některé vlastnosti vesmíru zůstávají záhadou. Zejména nemůže vysvětlit nerovnoměrné rozložení galaxií a temné hmoty v prostoru.
Od 80. let 20. století vyvíjejí zaměstnanci Penn State University kosmologické paradigma založené na konceptu smyčkové kvantové gravitace. Toto paradigma, nazývané smyčková kvantová kosmologie, popisuje všechny moderní velké struktury ve vesmíru jako kvantové výkyvy časoprostoru, ke kterým došlo při narození světa.
Podle obecně přijímané teorie Velkého třesku to všechno začalo jedinečností - stavem, ve kterém byla veškerá hmota a energie stlačena do jednoho bodu. Poté, v první zlomku sekundy, během období zvaného inflace, vesmír narostl do obrovských rozměrů. Teorie Velkého třesku však nevysvětluje, co se stalo před singularitou, takže tento stav nelze popsat z hlediska zákonů fyziky a matematiky.
Vědci na Pensylvánské státní univerzitě drží alternativní hypotézu Big Bounce, podle níž současný rozšiřující se vesmír vznikl superkomprimovanou hmotou vesmíru předchozí fáze. K popisu tohoto stavu používají univerzální matematický aparát, který kombinuje kvantovou mechaniku a teorii relativity.
Autoři sledují původ struktury vesmíru k nejmenším nehomogenitám zaznamenaným na pozadí mikrovlnného reliktního kosmického záření, které bylo emitováno, když byl vesmír jen 380 tisíc let starý.
Ale toto záření samotné má tři záhadné anomálie, které je obtížné vysvětlit pomocí klasické fyziky. Tyto odchylky jsou tak závažné, že mnoho fyziků začalo mluvit o krizi v kosmologii.
V nové studii vědci tvrdí, že z pohledu kvantové kosmologie smyčky popisující inflaci eliminuje dvě hlavní anomálie v distribuci CMB.
Propagační video:
"Pomocí kvantové smyčkové kosmologie jsme přirozeně vyřešili dvě z těchto anomálií a vyhnuli se možné krizi," uvedl v univerzitní tiskové zprávě spoluautor Donghui Jeong, docent na katedře astronomie a astrofyziky. "Přítomnost těchto anomálií naznačuje, že žijeme ve výjimečném vesmíru."
Autoři se domnívají, že nehomogenity CMB jsou výsledkem nevyhnutelných kvantových fluktuací v ranném vesmíru. Během zrychlené fáze expanze - inflace - byly tyto původně malé výkyvy protaženy gravitací, což se projevilo pozorovanými nepravidelnostmi.
„Standardní inflační paradigma, založené na obecné relativitě, považuje časoprostor za plynulé kontinuum,“řekl první autor příspěvku, profesor Abhay Ashtekar, ředitel Pennsylvánského institutu gravitace a vesmíru. - Tkanina košile vypadá také jako dvourozměrný povrch, ale při bližší prohlídce můžete vidět, že je tkaná z hustě zabalených jednorozměrných vláken. Stejným způsobem jsou kvantové nitě tkané do struktury časoprostoru. Vzhledem k těmto vláknům nám umožňuje kvantová kosmologie smyčky překročit kontinuum popsané obecnou relativitou. “
Vědci doufají, že nové satelitní mise, jako je LiteBIRD a Cosmic Origins Explorer, zaměřené na detekci stop primárních gravitačních vln na pozadí CMB, potvrdí jejich zjištění.
