tango cósmico entre lo muy pequeño y lo muy grande

Mientras que una imagen amplificada de las miradas del universo bastante uniforme, que tiene una estructura a gran escala, por ejemplo, porque las galaxias y la materia oscura no se distribuyen de manera uniforme en todo el universo. El origen de esta estructura se remonta a las pequeñas inhomogeneidades observadas en el fondo cósmico de microondas (CMB), la radiación que fue emitida cuando el universo tenía 380 mil años los jóvenes que aún podemos ver en la actualidad. Pero el CMB en sí tiene tres características desconcertantes que se consideran anomalías, ya que son difíciles de explicar el uso de la física conocidas.

"A pesar de ver una de estas anomalías puede no ser estadísticamente notable que, al ver dos o más juntos sugiere que vivimos en un universo excepcional", dijo Jeong Donghui, profesor asociado de astronomía y astrofísica en la Universidad Estatal de Pensilvania y autor del documento. "Un estudio reciente en la revista Nature astronomía propuso una explicación de una de estas anomalías que levantaron tantas preocupaciones adicionales, marcado un" posible crisis en la cosmología. El uso de la cosmología cuántica de lazo, sin embargo, hemos resuelto dos de estas anomalías de forma natural, evitando que el potencial de la crisis ".

Las investigaciones realizadas durante las últimas tres décadas ha mejorado en gran medida nuestra comprensión del universo temprano, incluyendo cómo se produjeron las heterogeneidades en el CMB en el primer lugar. Estas heterogeneidades son el resultado de fluctuaciones cuánticas inevitables en el universo temprano. Durante una fase altamente acelerado de expansión en tiempos muy tempranos, conocidos como la inflación, estos, fluctuaciones de minúsculos primordiales fueron estirados bajo la influencia de la gravedad y se sembraron las inhomogeneidades observadas en el CMB.

"Para entender cómo surgieron las semillas primordiales, necesitamos una mirada más cercana a los inicios del universo, donde la teoría de roturas de la relatividad general de Einstein," dijo Abhay Ashtekar, Evan Pugh Profesor de Física, titular de la Cátedra Familia Eberly en Física, y el director de el Instituto Estatal de Pensilvania para la gravitación y el Cosmos. "El paradigma inflacionario estándar basado en golosinas relatividad espacio-tiempo en general como un continuo sin problemas. Consideremos una camisa que se presenta como una superficie de dos dimensiones, pero en una inspección más de cerca se puede ver que se teje con hilos unidimensionales densamente empaquetadas. En este así, el tejido del espacio-tiempo es realmente tejida por hilos cuánticos. En la contabilización de estos hilos, cosmología cuántica de bucles nos permite ir más allá del continuo descrito por la relatividad general, donde se rompe la física de Einstein hacia abajo, por ejemplo, más allá del Big bang ".

investigación previa de los investigadores en el universo temprano sustituyó la idea de una singularidad del Big Bang, cuando el universo surgió de la nada, con el Big Bounce, donde la expansión del universo actual surgió de una masa súper comprimido que fue creado cuando el universo se contrajo en su fase precedente. Ellos encontraron que todas las estructuras a gran escala del universo explica por la relatividad general se explica igualmente por la inflación después de este gran rebote utilizando ecuaciones de la cosmología cuántica de bucles.

En el nuevo estudio, los investigadores determinaron que la inflación bajo cosmología cuántica de bucles también resuelve dos de las principales anomalías que aparecen debajo de la relatividad general.

"Las fluctuaciones primordiales que estamos hablando se producen en el increíblemente pequeña escala de Planck", dijo Brajesh Gupt, un investigador postdoctoral en la Universidad Estatal de Pensilvania en el momento de la investigación y en la actualidad en el Centro de Computación Avanzada de Texas de la Universidad de Texas en Austin. "Longitud de Planck es de aproximadamente 20 órdenes de magnitud menor que el radio de un protón. Pero correcciones a la inflación en este inimaginablemente pequeña escala explicar simultáneamente dos de las anomalías en las escalas más grandes en el universo, en un tango cósmico de lo muy pequeño y la muy grande ".

Los investigadores también producen nuevas predicciones acerca de un parámetro fundamental cosmológica y las ondas gravitatorias primordiales que podrían ser probado durante las misiones futuro satélite, incluyendo LiteBird y Orígenes Cósmicos Explorer, que continuará a mejorar nuestra comprensión del universo temprano.

Además de Jeong, Ashtekar y Gupt, el equipo de investigación incluye V. Sreenath en el Instituto Nacional de Tecnología de Karnataka, en Surathkal, India. Este trabajo fue apoyado por la National Science Foundation, la NASA, la Universidad de Penn State Eberly de la Ciencia y el Centro Interuniversitario para la Astronomía y Astrofísica en Pune, India.

fuente: Penn State. "Cosmic tango between the very small and the very large: Theory of loop quantum cosmology describes how tiny primordial features account for anomalies at the largest scales of the universe." ScienceDaily. ScienceDaily, 29 July 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/07/200729205012.htm>.