tango cósmica entre o muito pequeno e muito grande

Enquanto uma foto com zoom-out dos olhares do universo bastante uniforme, ele tem uma estrutura em grande escala, por exemplo, porque as galáxias e matéria escura não são distribuídas uniformemente por todo o universo. A origem desta estrutura foi rastreada até as pequenas heterogeneidades observadas na radiação cósmica de fundo (CMB), a radiação que foi emitida quando o Universo tinha 380 mil anos jovem que ainda podemos ver hoje. Mas a própria CMB tem três características intrigantes que são considerados anomalias, porque eles são difíceis de explicar usando a física conhecidos.

"Ao ver uma dessas anomalias podem não ser que, estatisticamente notável, vendo dois ou mais juntos sugere que vivemos em um universo excepcional", disse Donghui Jeong, professor de astronomia e astrofísica na Universidade Penn State e um dos autores do papel. "Um estudo recente na revista Nature Astronomia propôs uma explicação para uma dessas anomalias que levantou muitas preocupações adicionais, que sinalizou um 'possível crise na cosmologia.' Usando quantum circuito cosmologia, no entanto, que resolvemos duas dessas anomalias naturalmente, evitando que a crise potencial."

Pesquisas realizadas durante as últimas três décadas tem melhorado muito a nossa compreensão do universo primordial, incluindo como as heterogeneidades da CMB foram produzidos em primeiro lugar. Estas heterogeneidades são o resultado de flutuações quânticas inevitáveis ​​no universo primordial. Durante uma fase altamente acelerada de expansão, por vezes, muito iniciais, conhecidos como inflação, estas flutuações minúsculas, primordiais foram esticados sob a influência da gravidade e semearam-se as heterogeneidades observadas no CMB.

"Para entender como sementes primordiais surgiu, precisamos de um olhar mais atento ao início do universo, onde a teoria de Einstein de quebras da relatividade geral para baixo", disse Abhay Ashtekar, Evan Pugh Professor de Física, titular da Cátedra Família Eberly em Física, e diretor do Instituto Estadual Penn para Gravitação eo Cosmos. "O paradigma inflacionário padrão com base no tempo geral espaço relatividade trata como um continuum suave. Considere uma camisa que aparece como uma superfície bidimensional, mas em uma inspeção mais você pode ver que ela é tecida por fios unidimensionais densamente. Neste forma, o tecido do espaço-tempo é realmente tecida por fios quânticos. ao contabilizar esses tópicos, laço cosmologia quântica nos permite ir além do contínuo descrito pela relatividade geral, onde física quebras de Einstein para baixo, por exemplo, além do Big bang ".

inquérito anterior dos investigadores em início do universo substituiu a ideia de uma singularidade Big Bang, onde o universo surgiu do nada, com o Big Bounce, onde o universo em expansão atual surgiu de uma massa compactada super que foi criado quando o universo contratado em sua fase anterior. Eles descobriram que todas as estruturas de grande escala do universo contabilizado pela relatividade geral são igualmente explicado pela inflação após este Big Bounce usando equações da cosmologia quântica em loop.

No novo estudo, os pesquisadores determinaram que a inflação sob circuito cosmologia quântica também resolve dois dos principais anomalias que aparecem sob a relatividade geral.

"As flutuações primordiais que estamos a falar ocorrer na escala incrivelmente pequeno Planck", disse Brajesh Gupt, pesquisador de pós-doutorado na Universidade Penn State, no momento da pesquisa e atualmente no Texas Advanced Computing Center of the Universidade do Texas em Austin. "Comprimento A Planck é de cerca de 20 ordens de magnitude menor do que o raio do próton. Mas correções para a inflação neste inimaginavelmente pequena escala explicar, simultaneamente, duas das anomalias nas maiores escalas do universo, em um tango cósmico do muito pequeno e o muito grande."

Os pesquisadores também produziu novas previsões sobre um parâmetro fundamentais cosmológica e ondas gravitacionais primordiais que poderia ser testada durante as missões futuro satélite, incluindo LiteBird e Cosmic Origins Explorer, que continuará melhorar a nossa compreensão do início do universo.

Além de Jeong, Ashtekar e Gupt, a equipe de pesquisa inclui V. Sreenath no Instituto Nacional de Tecnologia Karnataka no Surathkal, na Índia. Este trabalho foi financiado pela National Science Foundation, a NASA, o Eberly State College Penn of Science, eo Centro Inter-Universitário de Astronomia e Astrofísica, em Pune, na Índia.

fonte: 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>.