Массивные частицы, похожие на часы, могут раскрыть то, что происходило до Большого взрыва
(Изображение предоставлено CfA / Чжун-Чжи Сяньюй, Ксинган Чен, Ави Лоеб)
Чтобы увидеть, существовала ли вселенная до Большого взрыва, и понять, как эволюционировал космос после его начала, исследователи предлагают поискать влияние частиц, которые действовали как часы.
В настоящее время в космологии преобладает точка зрения, согласно которой в первые несколько мгновений существования Вселенной в космосе произошел невероятный всплеск расширения, известный как инфляция. Во время этого скачка роста само пространство расширялось быстрее скорости света.
Инфляция может помочь разгадать множество загадок, касающихся структуры и эволюции космоса. Например, инфляция выровняла бы состав Вселенной, объяснив, почему она выглядит практически одинаково во всех направлениях.
Связанный: Big Bang to Now - 10 простых шагов
Однако критики инфляционной теории космологии утверждают, что для нее требуются маловероятные начальные условия для Вселенной и что для объяснения последних данных о космическом микроволновом фоновом излучении, старейшем свете во Вселенной, необходимы все более надуманные модели, - сказал соавтор исследования. Ави Леб, кафедра астрономии Гарвардского университета.
«Самые естественные и правдоподобные модели инфляции были исключены», - сказал Леб в интервью guesswhozoo.com. «И очень гибкая теория инфляции, которая может приспособиться к любому сценарию, где все возможно, немного тревожит - сила научной теории в том, что она может предсказывать одни результаты и исключать другие».
Ученые разработали другие, очень разные космологические модели, которые могут разрешить те же космические загадки, что и инфляция. Например, инфляция предполагает, что Вселенная началась как сингулярность, бесконечно плотная точка материи и энергии. Теоретически сингулярности изгибают ткань пространства и времени до бесконечности, так что до Большого взрыва ничего не существовало, даже время. Однако другая космологическая модель предполагает, что космос родился из Большой отскок , 'расширяющееся наружу после коллапса более ранней изначальной вселенной. По словам Леба, эта модель, как и инфляция, может объяснить, почему Вселенная выглядит именно так.
Теперь, чтобы помочь решить между инфляцией и этими другими идеями, Леб и его коллеги предложили тест, чтобы увидеть, являются ли они потенциально ложными.
«Наука прогрессирует с доказательствами, а не с верой, поэтому мы хотим найти ключи, чтобы убедить нас в том, что тот или иной сценарий имел место», - сказал Лоеб.
По словам соавтора исследования Чжун-Чжи Сяньюй из Гарвардского университета, ключом к этому тесту является то, как Вселенная ведет себя в этих различных космологических моделях. Инфляция предполагает, что Вселенная расширялась экспоненциально, в то время как Большой Отскок утверждает, что изначальная Вселенная сжалась, а затем наша текущая Вселенная расширилась; некоторые модели предполагали, что любое изменение размера происходит очень медленно, в то время как другие предполагали, что это происходит очень быстро, он сказано в заявлении .
Если бы изначальная Вселенная существовала до нашего космоса, наше нынешнее понимание физики предполагает, что существовали бы массивные частицы, которые колебались бы с некоторой регулярной частотой, как маятник часов, раскачивающийся взад и вперед. Колебания этих «изначальных стандартных часов» привели бы к крошечным отклонениям в плотности материи на крошечных масштабах, которые стали бы зародышами структур космических масштабов в нашей Вселенной после ее расширения.
«Если мы представим себе, что вся информация, которую мы узнали о том, что произошло до Большого взрыва, находится в рулоне кадров пленки, тогда стандартные часы говорят нам, как следует воспроизводить эти кадры», - сказал ведущий автор исследования Ксинган Чен из Гарвардского университета. в заявлении.
Если бы изначальная вселенная когда-то существовала, ее коллапс сдавил бы тикающие изначальные стандартные часы способами, которые можно было бы обнаружить в структуре нынешней вселенной.
«Если бы был обнаружен паттерн сигналов, представляющий сжимающуюся Вселенную, это опровергло бы всю инфляционную теорию», - говорится в заявлении Сяньюй.
Есть несколько текущих и будущих наборов данных, которые исследователи могли бы проанализировать, чтобы найти эти отпечатки пальцев. Один из них включает крупномасштабные исследования неба, такие как Sloan Digital Sky Survey или предстоящее исследование темной энергии, широкоугольный инфракрасный обзорный телескоп (WFIRST) или большой синоптический обзорный телескоп (LSST), сказал Леб. Он добавил, что ученые могут также изучить космическое микроволновое фоновое излучение.
«Мы определили наблюдаемые детали, которые могут исключить инфляцию», - сказал Лоеб. «Вполне возможно, что инфляция действительно имела место, но всегда приятно иметь возможность определить, верны ли популярные идеи».
Ученые подробно рассказали о своих выводах в статье, принятой журналом Physical Review Letters. доступен на данный момент на сайте препринтов ArXiv.
- Зеркальное изображение нашей Вселенной могло существовать до Большого взрыва
- Большой взрыв, спущенный? Вселенная могла не иметь начала
- Как произошла инфляция - и почему нас это волнует?
Следите за сообщениями Чарльза К. Чоя на Twitter. @cqchoi . Следуйте за нами на Twitter @Spacedotcom и дальше Facebook .
