Ameriški znanstveniki so z uporabo matematičnih orodij opisali nehomogenosti sevanja kozmičnega mikrovalovnega ozadja, ki so nastale takoj po nastanku vesolja. Avtorji verjamejo, da njihovi rezultati potrjujejo pravilnost hipoteze Big Bounce, po kateri je nastanek našega vesolja posledica razpada nekega "prejšnjega" vesolja. Rezultati so objavljeni v reviji Physical Review Letters.
Medtem ko Einsteinova teorija splošne relativnosti pojasnjuje širok spekter astrofizičnih in kozmoloških pojavov, nekatere lastnosti vesolja ostajajo skrivnost. Zlasti ne more razložiti neenakomerne porazdelitve galaksij in temne snovi v vesolju.
Raziskovalci univerze Penn State že od osemdesetih let razvijajo kozmološko paradigmo, ki temelji na konceptu kvantne gravitacije zanke. Ta paradigma, imenovana kvantna kozmologija zanke, opisuje vse sodobne velike strukture v vesolju kot kvantna nihanja vesolja in časa, ki so se zgodila ob rojstvu sveta.
Po splošno sprejeti teoriji o velikem udaru se je vse začelo s posebnostjo - stanjem, v katerem sta bila vsa materija in energija stisnjena v eno točko. Nato je v prvem delu sekunde, v obdobju, imenovanem inflacija, kozmos nabreknil do ogromnih razsežnosti. Toda teorija velikega poka ne razloži, kaj se je zgodilo pred singularnostjo, zato tega stanja ni mogoče opisati z zakoni fizike in matematike.
Znanstveniki z državne univerze Pennsylvania držijo alternativne hipoteze Big Bounce, po kateri se trenutno razširjajoče vesolje izhaja iz superkomprimirane mase vesolja prejšnje faze. Za opis tega stanja uporabljajo univerzalni matematični aparat, ki združuje kvantno mehaniko in teorijo relativnosti.
Avtorji izsledujejo izvor strukture Vesolja do najmanjših nehomogenosti, zabeleženih v ozadju kozmičnega sevanja mikrovalovnega relikvija, ki se je izpuščalo, ko je bilo Vesolje komaj 380 tisoč let.
Toda samo to sevanje ima tri skrivnostne anomalije, ki jih je težko razložiti s klasično fiziko. Ta odstopanja so tako resna, da so mnogi fiziki začeli govoriti o krizi v kozmologiji.
V novi študiji znanstveniki trdijo, da z vidika kvantne kozmologije z zanko opisovanje inflacije odpravlja dve glavni anomaliji v distribuciji CMB.
Promocijski video:
"S pomočjo kozmologije kvantne zanke smo seveda rešili dve od teh anomalij, s čimer smo se izognili morebitni krizi," je v izjavi za univerzo povedal soavtor Donghui Jeong, izredni profesor na oddelku za astronomijo in astrofiziko. "Prisotnost teh nepravilnosti kaže na to, da živimo v izjemnem vesolju."
Avtorji verjamejo, da so nehomogenosti CMB posledica neizogibnih kvantnih nihanj v zgodnjem vesolju. Med pospešeno fazo širitve - inflacija - so se ta sprva drobna nihanja raztezala zaradi gravitacije, kar se odraža v opaženih nepravilnostih.
"Standardna inflatorna paradigma, ki temelji na splošni relativnosti, vidi vesolje kot gladek kontinuum," je dejal prvi avtor prispevka, profesor Abhay Ashtekar, direktor Pennsylvania Institute of Gravity and Space. - Tkanina majice je tudi videti kot dvodimenzionalna površina, toda ob natančnejšem pregledu lahko vidite, da je tkana iz gosto spakiranih enodimenzionalnih niti. Na enak način so kvantne niti vpletene v tkanino prostora-časa. Glede na te sklope nam kvantna kozmologija zank omogoča preseganje kontinuuma, ki ga opisuje splošna relativnost."
Znanstveniki upajo, da bodo nove satelitske misije, kot sta LiteBIRD in Cosmic Origins Explorer, namenjene zaznavanju sledi primarnih gravitacijskih valov v ozadju CMB, potrdile svoje ugotovitve.