Можно ли исключить космическую инфляцию?

Группа астрофизиков утверждает, что космическая инфляция - момент становления Вселенной, когда пространство-время расширялось экспоненциально, и то, что физики действительно имеют в виду, когда говорят о "Большом взрыве", - в принципе может быть исключена без каких-либо предположений.

Об этом рассказывают в Гарвард-Смитсоновском Центре астрофизики, передают OstanniPodii.com.

Астрофизики из Кембриджского университета, Университета Тренто и Гарвардского университета утверждают, что в космосе существует четкий, недвусмысленный сигнал, который может исключить возможность инфляции. В их работе, опубликованной в The Astrophysical Journal Letters, утверждается, что этот сигнал - известный как космический гравитонный фон (CGB) - может быть обнаружен, хотя это и будет огромной технической и научной проблемой.

"Инфляция была теоретизирована для того, чтобы объяснить различные проблемы тонкой настройки так называемой "модели горячего Большого взрыва", - говорит первый автор статьи Санни Вагноцци, сотрудник Института космологии Кавли в Кембридже и Университета Тренто. "Она также объясняет возникновение структуры в нашей Вселенной вследствие квантовых флуктуаций".

"Однако большая гибкость возможных моделей космической инфляции, которые охватывают неограниченный ландшафт космологических результатов, вызывает опасения, что космическая инфляция не поддается фальсификации, даже если отдельные инфляционные модели могут быть исключены. Возможно ли в принципе проверить космическую инфляцию независимым от моделей способом?" - спрашивает Вагноцци.

Некоторые ученые забили тревогу относительно космической инфляции в 2013 году, когда от спутника "Планк" были опубликованы первые измерения космического микроволнового фона (CMB), старейшего света во Вселенной.

"Когда объявили результаты спутника "Планк", их восприняли как подтверждение космической инфляции", - говорит Ави Лоеб, профессор астрономии из Гарвардского университета и соавтор Вагноцци по новой работе. "Однако некоторые из нас утверждали, что результаты могут свидетельствовать как раз об обратном".

Вместе с Анной Иджас и Полом Стейнхардтом Лоеб был одним из тех, кто утверждал, что результаты исследования "Планка" показывают, что инфляция создает больше загадок, чем решает, и что пришло время рассмотреть новые идеи относительно зарождения Вселенной, которая, например, могла начаться не со взрыва, а с отскока из ранее сжимавшегося космоса.

Как утверждают исследователи, карты CMB от "Планка" представляют самое раннее время во Вселенной, которое человечество может "увидеть", - 100 миллионов лет до образования первых звезд. Мы не можем видеть дальше.

"Фактический край наблюдаемой Вселенной расположен на расстоянии, которое любой сигнал мог бы преодолеть со скоростью света за 13,8 миллиарда лет, прошедших с момента рождения Вселенной", - говорит Лоеб. "В результате расширения Вселенной эта граница сейчас находится на расстоянии 46,5 миллиардов световых лет. Сферический объем внутри этой границы похож на археологические раскопки, сосредоточенные на нас: чем глубже мы проникаем в него, тем более ранний слой космической истории мы обнаруживаем, вплоть до Большого взрыва, который представляет собой наш конечный горизонт. Что лежит за горизонтом - неизвестно".

"Возможно, удастся еще глубже проникнуть в истоки Вселенной, изучая почти невесомые частицы, известные как нейтрино, которые являются самыми распространенными частицами, имеющими массу во Вселенной. Вселенная позволила нейтрино свободно путешествовать без рассеивания примерно через секунду после Большого взрыва, когда температура составляла десять миллиардов градусов. Современная Вселенная должна быть заполнена реликтовыми нейтрино того времени", - указывает Вагноцци.

Вагноцци и Лоеб говорят, что мы можем вернуться еще дальше в прошлое, отследив гравитоны - частицы, опосредующие силу гравитации.

"Вселенная была прозрачной для гравитонов вплоть до самого раннего момента, прослеживаемого известной физикой, - времени Планка: 10 в степени -43 секунды, когда температура была самой высокой из мыслимых: 10 в степени 32 градусов", - говорит Лоеб. "Для правильного понимания того, что было до этого, нужна прогностическая теория квантовой гравитации, которой мы не имеем".

Вагноцци и Лоеб говорят, что после того, как Вселенная стала прозрачной для гравитонов, должен был возникнуть реликтовый фон теплового гравитационного излучения с температурой чуть менее одного градуса выше абсолютного нуля: космический гравитонный фон (CGB).

Однако теория Большого взрыва не допускает существования CGB, поскольку предполагает, что экспоненциальная инфляция новорожденной Вселенной разбавила такие реликты, как CGB, до такой степени, что их невозможно обнаружить.

По словам команды, это можно превратить в тест: если бы CGB был обнаружен, то это однозначно исключило бы всю парадигму космической инфляции, которая не предполагает его существования.

Вагноцци и Лоеб утверждают, что такой тест возможен, и CGB в принципе может быть обнаружен в будущем. CGB добавляет к совокупности космического излучения, которое в остальном включает микроволновый и нейтринный фоны. Поэтому он влияет на скорость космического расширения ранней Вселенной на уровне, который может быть обнаружен космологическими зондами следующего поколения, что может обеспечить первое косвенное обнаружение CGB.

Однако для окончательного обнаружения CGB "неопровержимым доказательством" должно стать обнаружение фона высокочастотных гравитационных волн, пик которых приходится на частоту около 100 ГГц. Это было бы очень трудно обнаружить и потребовало бы огромного технологического прогресса в технологии гиротронов и сверхпроводящих магнитов. Однако, говорят исследователи, в будущем этот сигнал может оказаться в пределах нашей досягаемости.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.

• Большой взрыв