Преглед температурних разлика у космичкој микроталасној позадини, генерисан када је галаксија била млађа од 400.000 година, направљен је из девет година осматрања из Вилкинсон микровалне пећнице за анизотропију (ВМАП).
(Слика: © НАСА)
Паул Суттер је астрофизичар са Државног универзитета у Охају и главни научник у научном центру ЦОСИ. Суттер је такође домаћин "Питајте свемира", "Свемирског радија" и води АстроТоурс широм света. Суттер је овај чланак допринео стручним гласовима Спаце.цом-а: Оп-Ед & Инсигхтс.
Модел Великог праска наше је најуспешније објашњење за историју свемира у којем живимо, и смешно је лако заокружити његов основни оквир јединственом реченицом која садржи мајицу: Давно је наш универзум био много мањи. Из ове једноставне изјаве произлазе главна тестирана предвиђања која су верификована деценијама посматрања. Брзина ширења универзума. Космичка микроталасна позадина. Израда најлакших елемената. Разлике између блиских и далеких галаксија. Сви сочни докази који чине космологију науком.
Али постоје нека питања. [Универзум: Велики прасак до сада у 10 једноставних корака]
Модел „ванилије“ Биг Банг, без икаквих других додатака или допуна, не може објаснити сва запажања.
(ВидеоПровидерТаг | јвплаиер | уК0вгЕвг | 100% | 100%))
Очи на хоризонту
Можемо видети огромну количину сировог простора. Наш посматрани универзум је пречника више од 90 милијарди светлосних година. И што даље гледамо дубље у прошлост у коју завиримо. Око нас је космичка микроталасна позадина, преостала фосилна светлост ослобођена када је свемир био тек новорођенче - старо само 270.000 година, преко 13,8 милијарди година у прошлости.
Та светлост долази до нас из далеких досега космоса, тако удаљена да нам је сада недоступна. А различити одсеци те позадинске светлости су неприступачни једни другима. У дивном жаргону физике, области космичке микроталасне позадине нису узрочно повезане. Другим речима, да би један део граница нашег посматрачког универзума могао да комуницира са другим комадом у последњих 13,8 милијарди година, морали би да шаљу сигнале брже од брзине светлости.
Што уопће не би било тешко да космичка микроталасна позадина не буде готово савршено глатка. Дечји универзум имао је исту температуру на један део у милиону. Како су се сви толико координирали када промене у једној области нису имале довољно времена да утичу на друге?
Равно и уско
Колико год смо могли да измеримо, геометрија нашег свемира изгледа савршено, потпуно, досадно равна. На великим, космичким скалама, паралелне линије заувек остају паралелне, унутрашњи углови троуглова износе и до 180 степени, и тако даље. Примењују се сва правила еуклидске геометрије која сте научили у средњој школи.
Али нема разлог да наш универзум буде раван. На великим је мјестима могла имати било какву стару закривљеност коју је жељела. Наш космос је могао бити обликован као џиновска, вишедимензионална лопта за плажу или седло за јахање коња. Али, не, одабрао се равно. И не само мало стан. Да бисмо могли да измеримо закривљеност до тачности од неколико процената у данашњем свемиру, млади космос мора да је био раван на један део у милиону.
Зашто? Из свих могућих избора закривљености, не изгледа ли готово савршено равна помало сумњиво? И доиста, сумњамо да постоји разлог за равнање и да то није само срећа коцкица коцкица.
Само један пол
Магнетни монополи су теоријске звери; ломови у самом простору-времену који показују само један од магнетних полова - замислите северну или јужну честицу која лута унаоколо. (Колико год ми то знали, објект са магнетним севером ће такође имати магнетни југ на другом крају.) Према нашим најбољим моделима изузетно раног свемира (као у, кад је био стар око 10-35 секунди, и не, то није типкано) егзотични процес је требао апсолутно преплавити наш космос овим непријатељствима.
Ови монополи би требали бити толико уобичајени да би били нормалан дио нашег свакодневног космолошког живота. Па ипак, нисмо видели доказе ни за један. Нула. Зилцх. Изгледа да ниједно монополно чудовиште не вреба у бочастим водама мрачног универзума.
Па где су отишли? Требало их је произвести у обиљу баш као што је наш свемир био занимљив, али нигде их није било.
Само га направите великим
Најбоље решење за ове загонетке је процес који се зове инфлација. Идеја је прво предложена - и скована! - физичар Алан Гутх 1980. године када је сугерисао да би исти егзотични процес који је преплавио свемир магнетним монополима могао послати космос у период запањујуће брзог ширења.
Замислите да сам вас бацила - ваше тело, црева, мозак, костур, читав посао - у величини читавог нашег посматрачког универзума. И замислите да ми је требало мање од 10 ^ -32 секунде да то учиним. То је озбиљна експанзија, и тачно оно што мислимо под инфлацијом. Кад је наш универзум био невероватно млад, Гутх је то предложила надувана до таквих гаргантуанских вага мање од трептаја ока.
За Гутха, то је био најчишћи пут решавања проблема монопола. Чинећи тако свемир тако проклетим велика, монополи се једноставно разблажују. Наш видљиви комад свемира је само један малени угао целог схебанг-а, а ту је управо толико запремине да не би требало очекивати да ћемо наићи на монопол, као икада.
Ова инфлаторна епоха такође решава друга два недостатка Великог праска ванилије. Прединфлаторни универзум имао је довољно времена да координира и изједначи температуре пре него што се удари у много веће стање, бацајући једном повезана подручја ван даљег контакта. И у тако страховитом огромном космосу, нисмо могли да не измеримо равну геометрију у нашем посматраном закрпу. Коме је стало што је закривљеност целог универзума - толико је велика да ће нам се чинити равномјерном. Земља је закривљена, али моје двориште је лепо и равно, јер је толико мање од површине нашег планета. Само примените исту логику на космолошке ваге и златни сте.
Ипак, механизми који стоје на основи инфлације слабо су разумљиви, а како би се ово могло сматрати напола пристојном научном теоријом, она не може само објаснити тренутна запажања, већ и предвидјети будућа.
И то ће бити прича за други дан.
Сазнајте више слушајући епизоду "Зашто нам је потребна космичка инфлација? (2. део)" на подкасту Аск а Спацеман, који је доступан на иТунес-у и на веб локацији хттп://ввв.аскаспацеман.цом. Захваљујући Массимилиано С., Лорензо Б., @ЗацхЦоти, Пете Е., Цхристиан В., @уп_рав, Вицки К., Тхомас, Банда Ц., Стеве С., Еван В., Андрев П., @МаркРиепе, @ Луфт08, @казоукис, Гордон М., Јим В., Цосмиц Вакес, Флорен Х., Габи П., Аманда З. и @сцаредјацкел за питања која су довела до овог дела! Поставите своје питање на Твиттеру користећи #АскАСпацеман или пратећи Паул @ПаулМаттСуттер и фацебоок.цом/ПаулМаттСуттер. Пратите нас на Твиттеру @Спацедотцом и на Фацебооку. Оригинални чланак на Спаце.цом.
