Amerikāņu zinātnieki, izmantojot matemātiskos rīkus, aprakstīja kosmiskā mikroviļņu fona starojuma neviendabīgumu, kas radās tūlīt pēc Visuma rašanās. Autori uzskata, ka viņu rezultāti apstiprina Big Bounce hipotēzes pareizību, saskaņā ar kuru mūsu Visuma parādīšanās bija dažu "iepriekšējo" Visumu sadalīšanās rezultāts. Rezultāti tiek publicēti žurnālā Physical Review Letters.
Kamēr Einšteina vispārējās relativitātes teorija izskaidro plašu astrofizisko un kosmoloģisko parādību klāstu, dažas Visuma īpašības paliek noslēpums. Jo īpaši tas nevar izskaidrot galaktiku un tumšās vielas nevienmērīgo izplatību kosmosā.
Kopš astoņdesmitajiem gadiem Penna štata universitātes pētnieki izstrādā kosmoloģisko paradigmu, kuras pamatā ir cilpas kvantu gravitācijas jēdziens. Šī paradigma, ko sauc par cilpas kvantu kosmoloģiju, apraksta visas modernās lielās struktūras Visumā kā telpas laika laika kvantu svārstības, kas notika pasaules dzimšanas brīdī.
Saskaņā ar vispārpieņemto Lielā sprādziena teoriju viss sākās ar singularitāti - stāvokli, kurā visa matērija un enerģija tika saspiesta vienā punktā. Tad sekundes pirmajā daļā laika posmā, ko sauca par inflāciju, kosmoss pieauga līdz milzīgām proporcijām. Bet Lielā sprādziena teorija neizskaidro to, kas notika pirms singularitātes, tāpēc šo stāvokli nevar aprakstīt ar fizikas un matemātikas likumiem.
Pensilvānijas štata universitātes zinātniekiem ir alternatīva Big Bounce hipotēze, saskaņā ar kuru pašreizējais paplašinošais Visums radās no iepriekšējās fāzes superkompresētās Visuma masas. Lai aprakstītu šo stāvokli, viņi izmanto universālu matemātisku aparātu, kas apvieno kvantu mehāniku un relativitātes teoriju.
Autori izseko Visuma struktūras izcelsmi līdz vismazākajām nehomogenitātēm, kas reģistrētas, salīdzinot ar mikroviļņu fona kosmisko relikviju starojumu, kas tika izstarots, kad Visums bija tikai 380 tūkstoši gadu vecs.
Bet šim starojumam pati par sevi ir trīs noslēpumainas anomālijas, kuras ir grūti izskaidrot, izmantojot klasisko fiziku. Šīs novirzes ir tik nopietnas, ka daudzi fiziķi sāka runāt par kosmoloģijas krīzi.
Jaunā pētījumā zinātnieki apgalvo, ka no cilpas kvantu kosmoloģijas viedokļa inflācijas aprakstīšana novērš divas galvenās CMB izplatības anomālijas.
Reklāmas video:
"Izmantojot kvantu cilpas kosmoloģiju, mēs dabiski atrisinājām divas no šīm anomālijām, izvairoties no iespējamās krīzes," universitātes paziņojumā presei sacīja astronomijas un astrofizikas katedras asociētais profesors Donghui Jeong. "Šo anomāliju klātbūtne liek domāt, ka mēs dzīvojam ārkārtējā Visumā."
Autori uzskata, ka CMB nehomogenitātes ir neizbēgamu kvantu svārstību rezultāts agrīnajā Visumā. Paātrinātās inflācijas fāzes laikā šīs sākotnēji mazās svārstības bija saistītas ar smagumu, un tās atspoguļojās novērotajos pārkāpumos.
"Standarta inflācijas paradigma, kas balstīta uz vispārējo relativitāti, kosmosa laiku uztver kā vienmērīgu kontinuumu," sacīja darba pirmais autors, Pensilvānijas gravitācijas un kosmosa institūta direktors profesors Abhay Ashtekar. - Krekla audums izskatās arī kā divdimensiju virsma, taču, rūpīgāk apskatot, var redzēt, ka tas ir austi no blīvi iesaiņotiem viendimensionāliem pavedieniem. Tādā pašā veidā kvantu pavedieni tiek ieausti telpas-laika audumā. Paturot prātā šos pavedienus, cilpu kvantu kosmoloģija ļauj mums pārsniegt nepārtrauktību, ko raksturo vispārējā relativitāte."
Zinātnieki cer, ka jaunas satelītu misijas, piemēram, LiteBIRD un Cosmic Origins Explorer, kuru mērķis ir noteikt primāro gravitācijas viļņu pēdas uz CMB fona, apstiprinās viņu atradumus.