Amerikanske forskere beskrev ved hjælp af matematiske værktøjer inhomogeniteterne i den kosmiske mikrobølgebaggrundsstråling, der opstod umiddelbart efter universets oprindelse. Forfatterne mener, at deres resultater bekræfter rigtigheden af Big Bounce-hypotesen, hvorefter fremkomsten af vores univers var resultatet af opløsningen af et "tidligere" univers. Resultaterne offentliggøres i tidsskriftet Physical Review Letters.
Mens Einsteins teori om generel relativitet forklarer en lang række astrofysiske og kosmologiske fænomener, forbliver nogle af universets egenskaber et mysterium. Især kan det ikke forklare den ujævne fordeling af galakser og mørkt stof i rummet.
Siden 1980'erne har Penn State University-forskere udviklet et kosmologisk paradigme baseret på begrebet loop kvantetyngdekraft. Dette paradigme, kaldet loop-kvante-kosmologi, beskriver alle moderne store strukturer i universet som kvantefluktuationer i rumtid, der fandt sted ved verdens fødsel.
I henhold til den almindeligt accepterede teori om Big Bang startede det hele med en singularitet - en tilstand, hvor al materie og energi blev komprimeret til et punkt. Så i den første brøkdel af et sekund, i en periode kaldet inflation, kvældede kosmos til enorme proportioner. Men Big Bang-teorien forklarer ikke, hvad der skete før singulariteten, så denne tilstand kan ikke beskrives i form af fysiklove og matematiklove.
Forskere ved Pennsylvania State University har den alternative Big Bounce-hypotese, hvorefter det nuværende ekspanderende univers opstod fra den superkomprimerede masse af universet i den forrige fase. For at beskrive denne tilstand bruger de et universelt matematisk apparat, der kombinerer kvantemekanik og relativitetsteorien.
Forfatterne sporer oprindelsen af universets struktur til de mindste inhomogeniteter registreret på baggrund af mikrobølgerelekt kosmisk stråling, som blev udsendt, da universet kun var 380 tusind år gammel.
Men denne stråling i sig selv har tre mystiske anomalier, som er vanskelige at forklare ved hjælp af klassisk fysik. Disse afvigelser er så alvorlige, at mange fysikere begyndte at tale om en kosmologikrise.
I en ny undersøgelse argumenterer forskere for, at det fra et loop-kvantekosmologiperspektiv at beskrive inflation eliminerer to vigtige afvigelser i CMB-distributionen.
Salgsfremmende video:
”Ved hjælp af kvanteløkke-kosmologi løste vi naturligvis to af disse anomalier og undgik en potentiel krise,” sagde medforfatter Donghui Jeong, lektor ved Institut for Astronomi og Astrofysik, i en pressemeddelelse fra universitetet. "Tilstedeværelsen af disse afvigelser antyder, at vi lever i et usædvanligt univers."
Forfatterne mener, at inhomogeniteterne i CMB er resultatet af uundgåelige kvanteudsving i det tidlige univers. I den accelererede ekspansionsfase - inflation - blev disse oprindeligt små udsving strakt af tyngdekraften, hvilket afspejles i de observerede uregelmæssigheder.
"Det standardinflatoriske paradigme, der er baseret på generel relativitet, betragter rumtiden som et glat kontinuum," sagde den første forfatter af papiret, professor Abhay Ashtekar, direktør for Pennsylvania Institute of Gravity and Space.”Stoffet på skjorten ser også ud som en todimensionel overflade, men ved nærmere undersøgelse kan du se, at den er vævet af tætpakede endimensionelle tråde. På samme måde væves kvantetråde ind i rummet-rummet. I betragtning af disse strenge tillader loopkvantekosmologi os at gå ud over det kontinuum, der er beskrevet af generel relativitet."
Forskere håber, at nye satellitmissioner som LiteBIRD og Cosmic Origins Explorer, der sigter mod at registrere spor af primære gravitationsbølger på baggrund af CMB, vil bekræfte deres fund.