Az amerikai tudósok matematikai eszközökkel leírták a kozmikus mikrohullámú háttér sugárzás inhomogenitásait, amelyek közvetlenül az univerzum kezdete után merültek fel. A szerzők úgy vélik, hogy eredményeik megerősítik a Big Bounce hipotézis helyességét, miszerint világegyetemünk kialakulása valamilyen "előző" világegyetem szétesésének eredménye. Az eredményeket a Physical Review Letters folyóiratban teszik közzé.
Míg Einstein általános relativitáselmélete az asztrofizikai és kozmológiai jelenségek széles skáláját magyarázza, az univerzum egyes tulajdonságai továbbra is rejtélyek maradnak. Különösen nem magyarázza a galaxisok és a sötét anyag egyenetlen eloszlását az űrben.
A 1980-as évek óta a Penn State University kutatói kozmológiai paradigmát dolgoznak ki, a hurok kvantum gravitáció fogalma alapján. Ez a hurokkvantum kozmológiának nevezett paradigma az univerzum minden modern nagyszerkezetét a téridő kvantumingadozásaként írja le, amely a világ születésekor történt.
A Nagyrobbanás általánosan elfogadott elmélete szerint mindez szingularitással kezdődött - egy olyan állapotban, amelyben az anyag és az energia egy pontba volt összenyomva. Ezután a másodperc első részében, az inflációnak nevezett időszakban, a kozmosz hatalmas arányokra duzzadt. De a Nagyrobbanás elmélete nem magyarázza meg, hogy mi történt a szingularitás előtt, tehát ezt az állapotot nem lehet leírni a fizika és a matematika törvényei szerint.
A Pennsylvaniai Állami Egyetem tudósai tartják fenn az alternatív Big Bounce hipotézist, amely szerint a jelenlegi bővülő univerzum az előző fázis univerzum tömörített tömegéből származik. Ennek az állapotnak a leírására egyetemes matematikai készüléket használnak, amely ötvözi a kvantummechanikát és a relativitáselméletet.
A szerzők az Univerzum felépítésének eredetét a legkisebb inhomogenitásokig követik, a mikrohullámú reliktiv kozmikus sugárzás fényében, amelyet akkor vettek fel, amikor az Univerzum csak 380 ezer éves volt.
De ennek a sugárzásnak három rejtélyes anomáliája van, amelyeket a klasszikus fizika segítségével nehéz megmagyarázni. Ezek az eltérések annyira súlyosak, hogy sok fizikus elkezdett beszélni a kozmológiai válságról.
Egy új tanulmányban a tudósok azzal érvelnek, hogy hurokkvantum-kozmológia szempontjából az infláció leírása kiküszöböli a CMB eloszlásának két fő rendellenességét.
Promóciós videó:
„A kvantumhurok-kozmológia felhasználásával természetesen kettőt rendeltünk ezekből a rendellenességekből, elkerülve a lehetséges válságot” - mondta Donghui Jeong, a Csillagászat és az asztrofizika tanszékének docens, az egyetemi sajtóközleményben. "Ezek a rendellenességek azt sugallják, hogy kivételes univerzumban élünk."
A szerzők úgy vélik, hogy a CMB inhomogenitása a korai világegyetem elkerülhetetlen kvantumingadozásainak eredménye. A terjeszkedés gyorsuló szakaszában - az inflációban - ezeket a kezdetben apró ingadozásokat a gravitáció feszítette meg, tükröződve a megfigyelt szabálytalanságokban.
"Az általános relativitáselméleti alapú szokásos inflációs paradigma az űridőt sima folytonosságnak tekinti" - mondta a cikk első szerzője, Abhay Ashtekar professzor, a Pennsylvania Gravitációs és Űrintézet intézetének igazgatója. - Az ing szövete is kétdimenziós felületnek tűnik, de közelebbi vizsgálat során láthatja, hogy sűrűen csomagolt, egydimenziós szálakból szőtték. Hasonlóképpen, a kvantumszálakat a tér-idő szövetébe fonják be. Ezeket a szálakat tekintve a hurokkvantum kozmológia lehetővé teszi, hogy túlmenjünk az általános relativitáselmélet által leírt kontinuumon."
A tudósok remélik, hogy az olyan új műholdas küldetések, mint például a LiteBIRD és a Cosmic Origins Explorer, amelyek célja az elsődleges gravitációs hullámok nyomainak detektálása a CMB hátterében, megerősítik eredményeiket.
