Вселенная до Большого взрыва: астрономы предложили новый тест для инфляционной модели

pixabay.com

Команда ученых предложила новый мощный тест для инфляционной модели Вселенной, согласно которой она резко увеличилась в размерах за несколько секунд после Большого взрыва. Целью ученых было выяснить, какой была Вселенная до этого взрыва.

Хотя космическая инфляция хорошо известна тем, что она разрешает некоторые важные загадки о структуре и эволюции Вселенной, другие различные теории также могут их объяснить. Согласно некоторым из этих теорий, Вселенная, которая существовала до Большого взрыва, сокращалась, а не расширялась, и, таким образом, Большой взрыв стал частью Большого отскока.

Когда приходит время выбирать между инфляционной моделью и другими гипотезами, неизбежно возникает вопрос фальсифицируемости, то есть может ли теория быть проверена, чтобы потенциально показать ее ложность. Некоторые исследователи, в том числе Ави Леб из Центра астрофизики Harvard & Smithsonian (CfA) в Кембридже, штат Массачусетс, скептически относятся к космической инфляции, полагая, что ее кажущаяся бесконечной адаптивность делает правильное тестирование практически невозможным.

«Фальсифицируемость должна быть отличительной чертой любой научной теории. В настоящее время ситуация с инфляционной моделью такова, что эту гибкую гипотезу нельзя фальсифицировать экспериментально», - сказал Леб.

Сегодня группа ученых во главе с Синь Ченом из CfA вместе с Лоэбом и Чжонг-Чжи Сянью из Гарвардского университета применили теорию, которую они называют «первичными стандартными часами», к неинфляционным гипотезам, и выявили метод, который может быть использован для фальсифицируемости космической инфляции экспериментально.

В попытке найти некую характеристику, которая могла бы отделить инфляцию от других теорий, команда начала с определения основного свойства различных теорий — эволюции размера первичной Вселенной.

«Например, во время космической инфляции размер Вселенной увеличивается в геометрической прогрессии. В некоторых альтернативных теориях размер Вселенной сокращается. Согласно одним, это происходит очень медленно, а согласно другим, — очень быстро», - сказал Сянью.

«Свойства, которые предлагается измерить, обычно создают трудности при изучении различных теорий, поскольку они не имеют прямого отношения к эволюции размеров первичной Вселенной», - продолжил он. «Так, мы хотели выяснить, какие наблюдаемые свойства можно напрямую связать с этой определяющей особенностью».

Сигналы, генерируемые первичными стандартными часами, могут в этом помочь. Эти часы представляют собой любой тип тяжелой элементарной частицы в ранней Вселенной. Такие частицы должны существовать в любой теории, а их положения должны колебаться с некоторой регулярной частотой, похожей на ход маятника часов, пишет Phys.org.

Первичная Вселенная не была полностью однородной. Были крошечные неравномерности в материи, которые стали семенами крупномасштабной структуры, наблюдаемой в современной Вселенной. Это основной источник информации, с помощью которого физики рассчитывают узнать о том, что же было до Большого взрыва.

«Если мы представим всю информацию, которую мы до сих пор узнали о том, что произошло до Большого взрыва, в виде кадров фильма, то стандартные часы помогут определить, как эти кадры должны быть воспроизведены», - объяснил Чен.

«Без какой-либо информации о часах мы не знаем, должен ли фильм воспроизводиться вперед или назад, быстро или медленно. Точно так же, мы не уверены, что первичная Вселенная раздувалась или сжималась, и как быстро она это делала. Стандартные часы ставят метки времени на каждом из этих кадров, когда фильм был снят до Большого взрыва, и указывают, как правильно его проиграть», - добавил он.

Команда рассчитала, как эти стандартные тактовые сигналы должны выглядеть в неинфляционных теориях, и предложила метод их поиска в астрофизических наблюдениях.

«Если бы был найден пример сигналов, представляющих сжимающуюся Вселенную, это фальсифицировало бы всю инфляционную теорию», - сказал Сяньюй.

Успех этой идеи заключается в экспериментах. «Эти сигналы будет очень трудно обнаружить, поэтому нам, возможно, придется их искать в разных местах. Космическое реликтовое излучение — это одно из таких мест, а межгалактическое пространство — еще одно. В данный момент мы уже приступили к поиску сигналов, и сейчас есть несколько интересных кандидатов, но нам нужно больше данных», - заключил астроном.

Вселенная до Большого взрыва: астрономы предложили новый тест для инфляционной модели

Картина дня

Наши публикации