Cosmic tango między bardzo małe i bardzo duże

Natomiast powiększony out obraz wszechświata wygląda dość jednorodna, to ma strukturę dużą skalę, na przykład dlatego, że galaktyki i ciemna materia nie są równomiernie rozłożone w całym wszechświecie. Pochodzenie tej struktury została sięgają małe niejednorodności obserwowanych w tle kosmicznego mikrofalowego (CMB), promieniowanie, który został emitowanych gdy Wszechświat miał 380 tysięcy lat młody, że wciąż możemy zobaczyć dzisiaj. Ale sama CMB ma trzy zagadkowe cechy, które są uważane za anomalie, ponieważ są one trudne do wyjaśnienia, stosując znane fizyki.

„Choć widząc jednego z tych nieprawidłowości nie może być tak, że statystycznie znaczące, widząc dwóch lub więcej razem sugeruje, że żyjemy w wyjątkowym wszechświata”, powiedział Donghui Jeong, profesor astronomii i astrofizyki na Penn State i autor artykułu. „Ostatnie badania w czasopiśmie Nature Astronomia zaproponował wyjaśnienie dla jednego z tych anomalii, który wzbudził tak wiele dodatkowych problemów, one oznaczone jest" możliwe kryzys w kosmologii. Korzystanie z pętli kwantowej kosmologii, jednak mamy rozwiązany dwa z tych anomalii naturalnie, unikając tego potencjalnego kryzysu.”

Badania w ciągu ostatnich trzech dekad znacznie poprawił naszą wiedzę o wczesnym Wszechświecie, w tym, w jaki sposób niejednorodności w CMB zostały wyprodukowane w pierwszej kolejności. Te niejednorodności są wynikiem nieuniknionych fluktuacji kwantowych we wczesnym Wszechświecie. Podczas wysoce przyspieszone etapu ekspansji w bardzo wczesnym okresie, znane inflacją te pierwotne oraz minimalne wahania rozciągano pod wpływem grawitacji i zaszczepiono obserwowane niejednorodności MPT.

„Aby zrozumieć, jak pierwotne nasiona wstał, musimy bliżej przyjrzeć się wczesnym Wszechświecie, gdzie Einsteina ogólnej teorii przerw względności w dół”, powiedział Abhay Ashtekar Evan Pugh Professor of Physics, posiadacz Eberly Family Katedry Fizyki i dyrektor Państwowy Instytut Penn dla grawitacji i Kosmosu. „Standardowa paradygmat inflacyjny na podstawie ogólnej traktuje względności czasoprzestrzeni jako gładkiej kontinuum. Rozważmy koszulę, która wygląda jak dwuwymiarowej powierzchni, ale przy bliższym można zobaczyć, że jest tkana przez gęsto upakowanych nici jednowymiarowych. W ten sposób, tkanina z czasoprzestrzeni jest naprawdę tkane nici kwantowej. W obliczeniach tych wątków, pętla kwantowa kosmologia pozwala nam wyjść poza kontinuum opisanym przez ogólną teorią względności Einsteina, gdzie przerwy fizyki w dół, na przykład poza Big Bang „.

Naukowcy poprzednie dochodzenie do wczesnego Wszechświata zastąpiła ideę osobliwości Big Bang, w którym wszechświat wyłonił się z nicości, z Big Bounce, gdzie obecny wszechświat rozszerza wyłoniła się z super-skompresowane masy, który został utworzony, gdy wszechświat zawarte w jego etap poprzedzający. Odkryli, że wszystkie wielkoskalowych struktur we wszechświecie rozliczane przez ogólna teoria względności są równie wyjaśnione przez inflację po tym Big Bounce za pomocą równania kosmologii kwantowej pętli.

W nowym badaniu, naukowcy ustalili, że inflacja pod pętli kwantowej kosmologii rozwiązuje również dwa z największych anomalii, które pojawiają się w ramach ogólnej teorii względności.

„Pierwotne wahania mówimy o występować w bardzo małej skali Plancka”, powiedział Brajesh Gupt, doktora habilitowanego badacz w Penn State w czasie badania, a obecnie w Teksasie zaawansowanego Computing Center na University of Texas w Austin. „Długość A Planck jest o 20 rzędów wielkości mniejszy niż promień protonu. Ale poprawki do inflacji w tym niewyobrażalnie małą skalę jednocześnie wyjaśnić dwa z anomaliami w największych skalach we wszechświecie, w kosmicznym tanga z bardzo małym i bardzo duża.”

Naukowcy produkowane również nowe prognozy o fundamentalnej kosmologicznego parametru i pierwotnych fal grawitacyjnych, które mogą być badane w czasie misji przyszłość satelitarnych, w tym LiteBird i Cosmic Origins Explorer, która będzie nadal ulepszać naszą wiedzę o wczesnym Wszechświecie.

Oprócz Jeong, Ashtekar i Gupt, zespół badawczy obejmuje V. Sreenath w National Institute of Technology Karnataka w Surathkal Indiach. Ta praca została wsparta przez National Science Foundation, NASA, Eberly Penn State College of Science i Centrum Inter-University Astronomii i Astrofizyki w Pune w Indiach.

źródło 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>.