Vedci potvrdili, že pred naším vesmírom existovalo ešte niečo iné

Pensylvána 31. júla 2020 (HSP/Sputnik/Foto:NASA/WMAP Science Team)

Americkí vedci pomocou matematických nástrojov popísali nehomogenity kozmického reliktného žiarenia, ku ktorému došlo bezprostredne po vzniku vesmíru

Autori sa domnievajú, že ich výsledky potvrdzujú správnosť hypotézy Veľkého tresku, podľa ktorej bol vznik nášho vesmíru výsledkom rozpadu akéhosi “predchádzajúceho” vesmíru. Výsledky sú publikované v časopise Physical Review Letters.

Einsteinova teória všeobecnej relativity vysvetľuje širokú škálu astrofyzikálnych a kozmologických javov, ale niektoré vlastnosti vesmíru zostávajú záhadou. Napríklad nemôže vysvetliť nerovnomerné rozloženie galaxií a temnej hmoty v priestore.

Od 80. rokov 20. storočia vyvíjajú vedci z Pensylvánskej štátnej univerzity kozmologickú paradigmu založenú na koncepte slučkovej kvantovej gravitácie. Tato paradigma, nazývaná slučková kvantová kozmológia, popisuje všetky súčasné veľké štruktúry vo vesmíre ako kvantovú fluktuáciu v časopriestore, ku ktorej došlo pri vzniku sveta.

Podľa všeobecne prijímanej teórie Veľkého tresku to všetko začalo jedinečnosťou – stavom, v ktorom bola všetka hmota a energia stlačená do jedného bodu. Potom, v prvom zlomku sekundy, počas obdobia nazývaného inflácia, sa priestor zväčšil do obrovských rozmerov. Teória Veľkého tresku však nevysvetľuje, čo sa stalo pred singularitou, a preto tento stav nemožno opísať z hľadiska fyzikálnych a matematických zákonov.

Vedci z Pensylvánskej štátnej univerzity sa držia alternatívnej hypotézy Veľkého tresku, podľa ktorej súčasný expandujúci vesmír vznikol zo superstlačenej hmoty vesmíru predchádzajúcej fázy. K popisu tohoto stavu používajú univerzálny matematický nástroj, ktorý kombinuje kvantovú mechaniku a teóriu relativity.

Výnimočný vesmír

Autori sledujú pôvod štruktúry vesmíru do najmenších nehomogenít zaznamenaných na pozadí mikrovlnného reliktného kozmického žiarenia, ktoré bolo vysielané, keď mal vesmír iba 380 tisíc rokov.

Toto žiarenie samotné má však tri záhadné anomálie, ktoré je ťažké vysvetliť pomocou klasickej fyziky. Tieto odchýlky sú tak závažné, že mnoho fyzikov začalo hovoriť o kríze v kozmológii.

V novom výskume vedci dokazujú, že z pohľadu slučkovej kvantovej kozmológie popis inflácie vylučuje dve hlavné anomálie vo vysielaní reliktného žiarenia.

“Pomocou kvantovej slučkovej kozmológie sme prirodzeným spôsobom vyriešili dve z týchto anomálií, čo umožňuje vyhnúť sa možnej kríze,” uvádza univerzitná tlačová správa slová Donghuia Jeong, jedného z autorov výskumu a docenta na Katedre astronómie a astrofyziky. “Prítomnosť týchto anomálií svedčí o tom, že žijeme vo výnimočnom vesmíre.”

Autori sa domnievajú, že nehomogenity reliktného žiarenia sú výsledkom nevyhnutných kvantových fluktuácií v ranom vesmíre. Počas zrýchlenej fázy expanzie – inflácie boli tieto pôvodne malé výkyvy rozťahované pôsobením gravitácie, čo sa prejavovalo pozorovanou rôznorodosťou.

“Štandardná inflačná paradigma, založená na všeobecnej relativite, považuje časopriestor za plynulé kontinuum,” hovorí prvý autor štúdie, profesor Abhay Ashtekar, riaditeľ Inštitútu pre gravitáciu a vesmír pri Pensylvánskej štátnej univerzite. “Látka košele tiež vyzerá ako dvojrozmerný povrch, ale pri bližšom pohľade môžete vidieť, že je tkaná z husto zabalených jednorozmerných vlákien. Rovnakým spôsobom sú kvantové nite tkané do štruktúry časopriestoru. Vzhľadom na tieto vlákna nám slučková kvantová kozmológia dovoľuje vyjsť za hranice kontinua popísaného všeobecnou teóriou relativity.”

Vedci dúfajú, že nové satelitnej misie, ako sú LiteBIRD a Cosmic Origins Explorer, zamerané na odhaľovanie stôp primárnych gravitačných vĺn na pozadí reliktného žiarenia, potvrdia ich závery.