Према космолошком моделу Великог праска, наш Универзум је започео пре 13,8 милијарди година када се сва материја и енергија у космосу почела ширити. Верује се да је овај период „космичке инфлације“ оно што представља велику структуру свемира и због чега су свемир и космичка микроталасна позадина у великој мери уједначени у свим правцима.
Међутим, до данас нису пронађени докази који дефинитивно могу доказати сценариј космичке инфлације или искључити алтернативне теорије. Али захваљујући новој студији тима астронома са Универзитета Харвард и Харвард-Смитхсониан Центра за астрофизику (ЦфА), научници ће можда имати нова средства за тестирање једног од кључних делова космолошког модела Великог праска.
Њихов рад под називом „Јединствени отисци алтернатива инфлацији у примарном спектру моћи“ недавно се појавио на мрежи и разматра се за објављивање у Писма о физичком прегледу. Студију су спровели Ксинганг Цхен и Абрахам Лоеб - виши предавач на Харвард универзитету и Франк Д. Баирд Катедра астрономије на Харвард универзитету - и Зхонг-Зхи Ксианиу, постдокторски сарадник са одсека за физику на Харвард универзитету.
Да бисмо закључили, у физичкој космологији, теорија космичке инфлације каже да је са 10-36 секунди након Великог праска, сингуларност у којој је концентрисана сва материја и енергија почела је да се шири. Вјерује се да ће ова "инфлаторна епоха" трајати до 10. године-33 до 10-32 секунди након Великог праска; након тога, Универзум се почео спорије ширити. У складу са овом теоријом, почетно ширење Универзума било је брже од брзине светлости.
Теорија о постојању такве епохе корисна је за космологе јер помаже објаснити зашто Универзум има готово исте услове у регионима који су веома удаљени један од другог. У основи, ако космос потиче од малог обима простора који се надувавао да би постао већи него што тренутно можемо да посматрамо, то би објаснило зашто је велика свемирска структура готово једнолика и хомогена.
Међутим, ово никако није једино објашњење како је настао Универзум, а историјске недостатке је било могућности фалсификовања било којег од њих. Као што је професор Абрахам Лоеб рекао за Спаце Магазине путем е-маила:
„Иако су многа посматрана својства структура унутар нашег свемира у складу са инфлацијским сценаријем, постоји толико много модела инфлације да је тешко фалсификовати га. Инфлација је такође довела до појма мултиверзума у коме се било шта што се може догодити бесконачно много пута, а такву теорију је немогуће фалсификовати експериментима, што је заштитни знак традиционалне физике. До сада постоје такмичарски сценарији који не укључују инфлацију, у којима се свемир најпре уговара, а затим одбија, уместо да крене у Велики прасак. Ови би се сценарији могли подударати са тренутним опсервацијама инфлације. "
За време своје студије, Лоеб и његове колеге развили су начин који разликује инфлацију од алтернативних сценарија, независно од модела. У суштини, они предлажу да масивна поља у првобитном универзуму доживе квантне флуктуације и поремећаје густоће који би директно забележили размере раног Универзума као функцију времена - тј. Да би деловали као својеврсни „стандардни сат Универзума“.
Мерејући сигнале за које предвиђају да ће стизати са ових поља, претпостављају да би космолози могли да утврде да ли су било какве разлике у густини посејане током уговарања или фазе ширења раног Универзума. Ово би им ефективно омогућило да искључе алтернативе космичкој инфлацији (као што је сценарио Биг Боунце-а). Као што је Лоеб објаснио:
„У већини сценарија природно је имати масивно поље у раном свемиру. Пертурације у масивном пољу на одређеној просторној скали осцилирају у времену попут кугле која иде горе-доле у потенцијалном бунару, где маса диктира фреквенцију осцилација. Али еволуција узнемирености такође зависи од разматране просторне скале, као и фактора скале позадине (који се експоненцијално повећава током генеричких модела инфлације, али смањује код уговарања модела). "
Ове узнемирености, рекао је Лоеб, били би извор било каквих варијација густине које су астрономи приметили у свемирском часопису. Како су ове варијације обликоване може се утврдити посматрањем позадинског универзума - тачније да ли се шири или уговара, што астрономи могу разликовати.
„У мојој метафори, фактор размере универзума утиче на брзину повлачења траке док сат оставља ознаке на њој“, додао је Лоеб. "Нови сигнал који предвиђамо утиснуо је како се ниво неједнакости у универзуму мења просторном скалом."
Укратко, Лоб и његове колеге идентификовали су потенцијални сигнал који се може мерити помоћу тренутних инструмената. Они укључују оне који проучавају космичку микроталасну позадину (ЦМБ) - као што је ЕСА Планцк свемирска опсерваторија - и она која су вршила истраживања галаксије - Слоан Дигитал Ски Сурвеи, ВЛТ Сурвеи Телесцопе, Драгонфли телескоп итд.
У претходним студијама сугерисано је да би се варијације густине у првобитном Универзуму могле открити тражењем доказа о не-Гауссови, које су корекције за процену Гауссове функције за мерење физичке величине - у овом случају ЦМБ. Али, како Лоеб каже, ови тек треба да буду откривени:
„Нови осцилаторни сигнал налази се у спектру снаге примордијалних поремећаја густине (који се рутински мере из космичке микроталасне позадине [ЦМБ] или галаксијских истраживања), док су претходни предлози у литератури укључивали ефекте који се односе на не-Гауссианитиес, који су много више изазовно мерити (а још нису откривени). Резултати представљени у нашем раду су веома благовремени, јер се прошириви скупови података прикупљају новим опажањима анизотропије и галаксијских испитивања ЦМБ-а. "
Разумевање како је започео наш Универзум можда је најосновнија питања у науци и космологији. Ако се применом ове методе могу искључити алтернативна објашњења како је започео Универзум, то ће нас донијети корак ближе утврђивању порекла времена, простора и самог живота. Питања "одакле ми долазимо?" и "како је све почело?" можда коначно има дефинитиван одговор!
