Gravitatsioonilainel võib olla mitteinflatsiooniline päritolu

Gravitatsioonilainel võib olla mitteinflatsiooniline päritolu

Eelmisel kuul teatasid astrofüüsikud revolutsioonilisest avastamisest: veenvad tõendid leidsid aset gravitatsioonilainete olemasolu kohta ja nende lainete allikaks võiks olla inflatsiooniperiood vahetult pärast suurt põrutust.

Võib-olla on see veenvad tõendid, kuid kas võib olla veel üks selgitus?

ArXivi eelmisel nädalal avaldatud dokumendis tõid kolm teoreetilist füüsikut kõrvale Cosmic Extragalactic Polarization 2 (BICEP2) projekti tulemused, mis viitab sellele, et on olemas ka teine ​​gravitatsioonilaine allikas.

Esiteks, lähme natuke tagasi. Mis on inflatsioon ja kuidas gravitatsioonilised lained muutusid selle esinemise tõendiks?

Gravitatsioonilainel võib olla mitteinflatsiooniline päritolu

Universumi ainulaadsuse graafiline esitus.

Lühidalt öeldes, kui BICEP2 projekt avastas kosmilise mikrolaine taustal (CMB) polariseerumisrõngad, vastas signaal signaali teoreetilistele prognoosidele selle kohta, kuidas gravitatsioonilaine peaks välja nägema. Seni on olnud väga raske tuvastada gravitatsioonilaine (mille olemasolu Einstein soovitas oma üldise relatiivsusteooria arendamisel ligi 100 aastat tagasi). Seega on BICEP2 uuringu tulemused esmapilgul ajaloolised. Neid gravitatsioonilainete vaatlusi ei ole ükski teadlane vaidlustanud. Aga kuidas jäid need gravitatsioonilained kosmilisele mikrolaine taustale jäädamatu märgi? See on vaidlusküsimus.

Kosmiline mikrolainekiht eksisteerib kõikjal, meie vaatlusvõimaluste piires. Võttes arvesse seda kui suurt põrutust "Echo", mis toimus peaaegu 14 miljardi aasta eest, võime analüüsida väga väikesed temperatuuri kõikumised (tuntud kui "anisotroopiad"), et saada ülevaade universumi struktuurist vahetult pärast suurt põrutust.

Kosmoloogid usuvad, et selleks, et universum eksisteeriks oma praeguses mõõtkavas, esmakordselt toimus Big Bang, ja siis oli intensiivse kiirenduse periood. Kiirem kui valguse kiirus, ulatus laienemine ühe miljardi tuhande miljoni miljardi kümnendikuni teisest miljonist osast pärast Suure Paugu.

Gravitatsioonilainel võib olla mitteinflatsiooniline päritolu

Universumi arengu etapid. Suurendamiseks klõpsake pildil

Universumi kaasaegseks mõistmiseks on õiglane, et inflatsioon peaks olema.

Nagu BICEP2 projektimeeskond selgitab, eeldab kosmilise mikrolainekihi ümbritsetud gravitatsioonilaine, et gravitatsioonilained on inflatsioonilise päritoluga. Gravitatsioonilised lained, mis tekitavad universumis kõige energilisemaid sündmusi, alates mustadest aukudest ja tähtede plahvatustest, levivad ruumi ajal valguse kiirusega. Inflatsiooni teooria teadlased usuvad ka, et esmane gravitatsioonilaine võib tekkida kõige intensiivsema sündmuse ajal, mida me kunagi ei näe: inflatsioon. BICEP2 projekti tulemused näitavad kahtlemata veenvate tõendite olemasolu nende lainete inflatsiooni- ja kvantide päritolu kohta.

Kuid teoreetilised füüsikud James B. Dent (Louisiana ülikool, Lafayette ), Lawrence M. Krauss (Arizona ülikool, Tempe) ja Harsh Mathur (University Case Western Reserve, Cleveland, Ohio ) usuvad, et BICEP2 teadlased võivad olla unustanud alternatiivse allika.

"Hoolimata asjaolust, et inflatsioonisignaal jääb kõige tõenäolisemaks allikaks (gravitatsioonilaine signaal), lubab praegune mõõtmine kahjuks endiselt võimaluse, et tausta gravitatsioonilained võivad tekkida ise tellitud skalaarse taustamuutuse tagajärjel, mis toimus veidi hiljem." kirjutas füüsika.

Mida see tähendab?

Gravitatsioonilainel võib olla mitteinflatsiooniline päritolu

Lambda-CBR universumi diagramm (suurest pommist kuni meie ajastu).

Pärast suurt põrutust nägi universum välja nagu kaootiline energia. Niipea, kui see hakkas jahtuma hakkas, hakkas see energia aeglaselt kondenseeruma (nagu pilvedes aurustunud sademed), luues põhilised osakesed ja jõud, mida me tunneme ja armastame meie tänapäeva ajastul. Iga osake ja jõud ilmusid pärast iga järgnevat "faasi üleminekut". Kuid need faasimuutused ei olnud võrdsed ega toimunud samal ajal kogu universumis. Faasi muutused toimusid lokaliseeritud taskutes. Kuid kriitilises punktis, kui universum on piisavalt jahtunud, arvatakse, et need taskud on kõik korraga tasapinnaline.

Kuigi see kriitiline faasipunktimuutus kogu Universumis oli vähem energia kui varem toimunud inflatsiooniperioodil, viitavad James B. Dent ja tema meeskond, et see sündmus lõi rippli, mis tekitas gravitatsioonilaine, mida BICEP2 nüüd kosmilise mikrolaine kihis jälgib.

Nagu on märgitud ArXivis, ei arutle teoreetikud, kas inflatsioon oli või mitte, nad püüavad kindlaks määrata muid gravitatsioonilaineid.

Kui tegemist on kosmose alguses olevate saladuste lahendamisega, ei saa te valida ühte teooriat, mis „tõestab” ainult ühte mehhanismi. Kuigi BICEP2 teadlased on leidnud tugevaid tõendeid selle kohta, et gravitatsioonilaine on inflatsiooniline, näitab see uus töö, et teoreetilised füüsikud ei ole kaugeltki üksmeelel.

Kommentaarid (0)
Otsing