Чи можна відкинути космічну інфляцію?

Група астрофізиків стверджує, що космічна інфляція - момент становлення Всесвіту, коли простір-час розширювався експоненціально, і те, що фізики справді мають на увазі, коли говорять про "Великий вибух", - у принципі може бути виключена без будь-яких припущень.

Про це розповідають в Гарвард-Смітсонівському Центрі астрофізики, передають OstanniPodii.com.

Астрофізики з Кембридзького університету, Університету Тренто та Гарвардського університету стверджують, що в космосі існує чіткий, недвозначний сигнал, який може виключити можливість інфляції. У їхній роботі, опублікованій в The Astrophysical Journal Letters, стверджується, що цей сигнал - відомий як космічний гравітонний фон (CGB) - може бути виявлено, хоча це й буде величезною технічною та науковою проблемою.

"Інфляція була теоретизована для того, щоб пояснити різні проблеми тонкого налаштування так званої "моделі гарячого Великого вибуху", - каже перший автор статті Санні Вагноцці, співробітник Інституту космології Кавлі в Кембриджі та Університету Тренто. "Вона також пояснює виникнення структури в нашому Всесвіті внаслідок квантових флуктуацій".

"Однак велика гнучкість можливих моделей космічної інфляції, які охоплюють необмежений ландшафт космологічних результатів, викликає побоювання, що космічна інфляція не піддається фальсифікації, навіть якщо окремі інфляційні моделі можуть бути виключені. Чи можливо в принципі перевірити космічну інфляцію незалежним від моделей способом?" - запитує Вагноцці.

Деякі вчені забили на сполох щодо космічної інфляції у 2013 році, коли від супутника "Планк" було опубліковано перші вимірювання космічного мікрохвильового фону (CMB), найстарішого світла у Всесвіті.

Коли оголосили результати супутника "Планк", їх сприйняли як підтвердження космічної інфляції", - каже Аві Лоеб, професор астрономії з Гарвардського університету та співавтор Вагноцці по новій роботі. "Однак деякі з нас стверджували, що результати можуть свідчити якраз про зворотне".

Разом з Анною Іджас і Полом Стейнхардтом Лоеб був одним з тих, хто стверджував, що результати дослідження "Планка" показують, що інфляція створює більше загадок, ніж розв′язує, і що настав час розглянути нові ідеї щодо зародження Всесвіту, який, наприклад, міг розпочатися не з вибуху, а з відскоку з космосу, що раніше стискався.

Як стверджують дослідники, карти CMB від "Планка" представляють найбільш ранній час у Всесвіті, який людство може "побачити", - 100 мільйонів років до утворення перших зірок. Ми не можемо бачити далі.

"Фактичний край спостережуваного Всесвіту розташований на відстані, яку будь-який сигнал міг би подолати зі швидкістю світла за 13,8 мільярда років, що минули від моменту народження Всесвіту", - каже Лоеб. "У результаті розширення Всесвіту ця межа нині перебуває на відстані 46,5 мільярдів світлових років. Сферичний об′єм усередині цієї межі схожий на археологічні розкопки, зосереджені на нас: що глибше ми проникаємо в нього, то раніший шар космічної історії ми виявляємо, аж до Великого вибуху, який являє собою наш кінцевий горизонт. Що лежить за горизонтом - невідомо".

"Можливо, вдасться ще глибше проникнути у витоки Всесвіту, вивчаючи майже невагомі частинки, відомі як нейтрино, які є найпоширенішими частинками, що мають масу у Всесвіті. Всесвіт дозволив нейтрино вільно подорожувати без розсіювання приблизно через секунду після Великого вибуху, коли температура становила десять мільярдів градусів. Сучасний Всесвіт має бути заповнений реліктовими нейтрино того часу", - вказує Вагноцці.

Вагноцці та Лоеб кажуть, що ми можемо повернутися ще далі в минуле, відстеживши гравітони - частинки, що опосередковують силу гравітації.

"Всесвіт був прозорим для гравітонів аж до найранішого моменту, простежуваного відомою фізикою, - часу Планка: 10 у ступені -43 секунди, коли температура була найвищою з мислимих: 10 у ступені 32 градусів", - каже Лоеб. "Для правильного розуміння того, що було до цього, потрібна прогностична теорія квантової гравітації, якої ми не маємо".

Вагноцці та Лоеб кажуть, що після того, як Всесвіт став прозорим для гравітонів, мав виникнути реліктовий фон теплового гравітаційного випромінювання з температурою трохи менше одного градуса вище абсолютного нуля: космічний гравітонний фон (CGB).

Однак теорія Великого вибуху не допускає існування CGB, оскільки припускає, що експоненціальна інфляція новонародженого Всесвіту розбавила такі релікти, як CGB, до такої міри, що їх неможливо виявити.

За словами команди, це можна перетворити на тест: якби CGB було виявлено, то це однозначно виключило б усю парадигму космічної інфляції, яка не припускає його існування.

Вагноцці й Лоеб стверджують, що такий тест можливий, і CGB у принципі може бути виявлений у майбутньому. CGB додає до сукупності космічного випромінювання, який в іншому включає мікрохвильовий та нейтринний фони. Тому він впливає на швидкість космічного розширення раннього Всесвіту на рівні, який може бути виявлений космологічними зондами наступного покоління, що може забезпечити перше непряме виявлення CGB.

Однак для остаточного виявлення CGB "неспростовним доказом" має стати виявлення фону високочастотних гравітаційних хвиль, пік яких припадає на частоту близько 100 ГГц. Це було б дуже важко виявити та вимагало б величезного технологічного прогресу в технології гіротронів і надпровідних магнітів. Проте, кажуть дослідники, у майбутньому цей сигнал може опинитися в межах нашої досяжності.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.

• Великий вибух