Американски учени, използвайки математически инструменти, описаха нехомогенностите на космическото микровълново фоново лъчение, възникнало веднага след възникването на Вселената. Авторите смятат, че техните резултати потвърждават правилността на хипотезата за Големия отскок, според която възникването на нашата Вселена е резултат от разпадането на някаква „предишна“вселена. Резултатите са публикувани в списанието Physical Review Letters.
Докато теорията на Айнщайн за общата относителност обяснява широк спектър от астрофизични и космологични явления, някои свойства на Вселената остават загадка. По-специално, тя не може да обясни неравномерното разпределение на галактиките и тъмната материя в пространството.
От 80-те години на миналия век изследователите от Държавния университет в Пен разработват космологична парадигма, основана на концепцията за квантова гравитация на контура. Тази парадигма, наречена квантова космология на цикъла, описва всички съвременни големи структури във Вселената като квантови колебания на пространството и времето, които са се случили при раждането на света.
Според общоприетата теория за Големия взрив, всичко започна с една особеност - състояние, при което цялата материя и енергия бяха компресирани в една точка. Тогава, в първата част от секундата, през период, наречен инфлация, Космосът набъбна до огромни размери. Но теорията за Големия взрив не обяснява какво се е случило преди сингулярността, така че това състояние не може да се опише по отношение на законите на физиката и математиката.
Учените от Пенсилвания държавен университет държат алтернативната хипотеза за Big Bounce, според която настоящата разширяваща се вселена е възникнала от сгъстената маса на Вселената от предишната фаза. За да опишат това състояние, те използват универсален математически апарат, който съчетава квантовата механика и теорията на относителността.
Авторите проследяват произхода на структурата на Вселената до най-малките нееднородности, регистрирани на фона на космическото лъчение на микровълновата реликва, което се излъчва, когато Вселената е била само на 380 хиляди години.
Самото това излъчване обаче има три мистериозни аномалии, които е трудно да се обяснят с помощта на класическата физика. Тези отклонения са толкова сериозни, че много физици започнаха да говорят за криза в космологията.
В ново проучване учените твърдят, че от гледна точка на квантовата космология на цикъла, описването на инфлацията елиминира две основни аномалии в разпределението на CMB.
Промоционално видео:
„Използвайки квантовата космология, ние естествено разрешихме две от тези аномалии, избягвайки потенциална криза“, казва съавторът на Donghui Jeong, доцент в катедрата по астрономия и астрофизика, в съобщение на университета. "Наличието на тези аномалии подсказва, че живеем във изключителна вселена."
Авторите смятат, че нехомогенностите на CMB са резултат от неизбежните квантови колебания в ранната Вселена. По време на ускорената фаза на експанзия - инфлация - тези първоначално малки колебания бяха разтегнати от гравитацията, отразени в наблюдаваните нередности.
"Стандартната инфлационна парадигма, основана на общата относителност, разглежда пространството на времето като гладък континуум", казва първият автор на статията, професор Абхай Аштекар, директор на Института за гравитация и космос в Пенсилвания. - Материята на ризата също изглежда като двуизмерна повърхност, но при по-внимателно разглеждане можете да видите, че е изтъкана от плътно опаковани едномерни нишки. По същия начин квантовите нишки са вплетени в тъканта на пространството-времето. Като се имат предвид тези направления, квантовата космология на веригата ни позволява да надхвърлим континуума, описан от общата относителност."
Учените се надяват, че нови спътникови мисии като LiteBIRD и Cosmic Origins Explorer, насочени към откриване на следи от първични гравитационни вълни на фона на CMB, ще потвърдят техните открития.