Američki su znanstvenici pomoću matematičkih alata opisali nehomogenosti kozmičkog mikrovalnog pozadinskog zračenja koja je nastala neposredno nakon nastanka svemira. Autori vjeruju da njihovi rezultati potvrđuju ispravnost hipoteze Big Bouncea prema kojoj je nastanak našeg svemira rezultat raspada nekog "prethodnog" svemira. Rezultati su objavljeni u časopisu Physical Review Letters.
Dok Einsteinova teorija opće relativnosti objašnjava širok raspon astrofizičkih i kozmoloških pojava, neka svojstva svemira ostaju misterija. Konkretno, to ne može objasniti neravnomjernu raspodjelu galaksija i tamne materije u prostoru.
Od 1980-ih, istraživači Sveučilišta Penn State razvijali su kozmološku paradigmu koja se temelji na konceptu kvantne gravitacije petlje. Ova paradigma, nazvana kvantnom kozmologijom petlje, opisuje sve moderne velike strukture u Svemiru kao kvantne fluktuacije prostora-vremena koje su se dogodile pri rođenju svijeta.
Prema općeprihvaćenoj teoriji Velikog praska, sve je počelo jedinstvenošću - stanjem u kojem su sva materija i energija bili sažete u jednu točku. Tada je, u prvom djeliću sekunde, u razdoblju koje se naziva inflacija, kosmos nabubrio do ogromnih razmjera. Ali teorija Velikog praska ne objašnjava što se dogodilo prije singularnosti, pa se ovo stanje ne može opisati u smislu zakona fizike i matematike.
Znanstvenici s Državnog sveučilišta Pennsylvania drže alternativnu hipotezu Big Bounce, prema kojoj je trenutni svemir koji se širi nastao iz superkomprimirane mase svemira prethodne faze. Kako bi opisali ovo stanje, oni koriste univerzalni matematički aparat koji kombinira kvantnu mehaniku i teoriju relativnosti.
Autori prate podrijetlo strukture Svemira do najmanjih nehomogenosti zabilježenih na pozadini kozmičkog zračenja mikrovalnog relikvija, koja se emitirala kada je Svemir imao samo 380 tisuća godina.
Ali i to zračenje ima tri misteriozne anomalije koje je teško objasniti klasičnom fizikom. Ta su odstupanja toliko ozbiljna da su mnogi fizičari počeli govoriti o krizi u kozmologiji.
U novoj studiji, znanstvenici tvrde da, iz perspektive kvantne kozmologije petlje, opisujući inflaciju, uklanjaju se dvije velike anomalije u distribuciji CMB-a.
Promotivni video:
"Koristeći se kosmologijom kvantne petlje, prirodno smo riješili dvije od tih anomalija, izbjegavajući potencijalnu krizu", rekao je u priopćenju sveučilišta koautor Donghui Jeong, izvanredni profesor na Odjelu za astronomiju i astrofiziku. "Prisutnost ovih anomalija sugerira da živimo u izuzetnom svemiru."
Autori vjeruju da su nehomogenosti CMB rezultat neizbježne kvantne fluktuacije u ranom Svemiru. Tijekom ubrzane faze ekspanzije - inflacije - ta su se početna sićušna fluktuacija istezala gravitacijom, što se odrazilo na uočene nepravilnosti.
"Standardna inflatorna paradigma koja se temelji na općoj relativnosti gleda na prostor kao glatki kontinuum", rekao je prvi autor rada, profesor Abhay Ashtekar, direktor Pennsylvania instituta gravitacije i svemira. - Tkanina košulje također izgleda kao dvodimenzionalna površina, ali detaljnijim pregledom možete vidjeti da je izrađena od gusto nabijenih jednodimenzionalnih niti. Na isti način kvantne niti su utkane u tkaninu prostora-vremena. S obzirom na te struke, kvantna kozmologija petlje omogućava nam da nadiđemo kontinuitet opisan općom relativnošću."
Znanstvenici se nadaju da će nove satelitske misije poput LiteBIRD i Cosmic Origins Explorer, usmjerene na otkrivanje tragova primarnih gravitacijskih valova na pozadini CMB, potvrditi njihova otkrića.