Ο φυσικός Sean Carroll έδωσε μια υπέροχη ομιλία στη συνάντηση της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας του Ιουνίου 2008 σχετικά με την «κερδοσκοπική έρευνα» σχετικά με το τι θα μπορούσε να υπήρχε πριν από το Big Bang. (Εδώ είναι ένα άρθρο σχετικά με την ομιλία του Carroll.) Αλλά τώρα ο Carroll και ορισμένοι συνάδελφοί του έχουν κάνει κάτι παραπάνω από απλώς εικασίες σχετικά με το τι θα μπορούσε να έρθει πριν από την έναρξη του Σύμπαντός μας. Ο Carroll, μαζί με τον καθηγητή Caltech Marc Kamionkowski και την μεταπτυχιακή φοιτητή Adrienne Erickcek δημιούργησαν ένα μαθηματικό μοντέλο για να εξηγήσουν μια ανωμαλία στο πρώιμο σύμπαν, και μπορεί επίσης να ρίξει φως σε αυτό που υπήρχε πριν από το Big Bang. «Δεν είναι πλέον εντελώς τρελό να ρωτάς τι συνέβη πριν από το Big Bang», δήλωσε ο Kamionkowski.
Η θεωρία του πληθωρισμού, που προτάθηκε για πρώτη φορά το 1980, δηλώνει ότι ο χώρος επεκτάθηκε εκθετικά αμέσως μετά το Big Bang. «Ο πληθωρισμός ξεκινά το σύμπαν με μια κενή πλάκα», περιγράφει ο Erickcek. Το πρόβλημα με τον πληθωρισμό, ωστόσο, είναι ότι προβλέπει ότι το σύμπαν ξεκίνησε ομοιόμορφα.
Ωστόσο, οι μετρήσεις από τον Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) δείχνουν ότι οι διακυμάνσεις στο Cosmic Microwave Background (CMB) - η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που διαπέρασε το σύμπαν 400.000 χρόνια μετά το Big Bang - είναι περίπου 10% ισχυρότερη στη μία πλευρά του ουρανού από ό, τι στο το άλλο.
«Είναι μια πιστοποιημένη ανωμαλία», σχολιάζει ο Kamionkowski. "Αλλά επειδή ο πληθωρισμός φαίνεται να τα πηγαίνει καλά με όλα τα άλλα, φαίνεται πρόωρο να απορρίψουμε τη θεωρία." Αντ 'αυτού, η ομάδα συνεργάστηκε με τη θεωρία στα μαθηματικά τους αντιμετωπίζοντας την ασυμμετρία, δεδομένου ότι μια εξήγηση για αυτό το «σύμπαν βαρύ σε ένα μέρος» θα ήταν εάν αυτές οι διακυμάνσεις αντιπροσωπεύουν μια δομή που απομένει από κάτι που παρήγαγε το σύμπαν μας.
Ξεκίνησαν δοκιμάζοντας εάν η αξία ενός ενιαίου ενεργειακού πεδίου που πιστεύεται ότι οδήγησε τον πληθωρισμό, που ονομάζεται inflaton, ήταν διαφορετική στη μία πλευρά του σύμπαντος από την άλλη. Δεν λειτούργησε - διαπίστωσαν ότι αν άλλαζαν τη μέση τιμή του φουσκώματος, τότε άλλαξε επίσης η μέση θερμοκρασία και το πλάτος των ενεργειακών διακυμάνσεων στο διάστημα. Έτσι, εξερεύνησαν ένα δεύτερο ενεργειακό πεδίο, το λεγόμενο curvaton, το οποίο είχε προηγουμένως προταθεί να προκαλέσει τις διακυμάνσεις που παρατηρήθηκαν στο CMB. Εισήγαγαν μια διαταραχή στο πεδίο curvaton που αποδεικνύεται ότι επηρεάζει μόνο το πώς η θερμοκρασία ποικίλλει από σημείο σε σημείο σε διάστημα, διατηρώντας παράλληλα τη μέση τιμή του.
Το νέο μοντέλο προβλέπει πιο κρύο από τα καυτά σημεία στο CMB, λέει ο Kamionkowski. Ο Erickcek προσθέτει ότι αυτή η πρόβλεψη θα δοκιμαστεί από τον δορυφόρο Planck, μια διεθνή αποστολή με επικεφαλής τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος με σημαντικές συνεισφορές από τη NASA, η οποία έχει προγραμματιστεί να ξεκινήσει τον Απρίλιο του 2009.
Για τον Erickcek, τα ευρήματα της ομάδας κατέχουν το κλειδί για την καλύτερη κατανόηση του πληθωρισμού. «Ο πληθωρισμός είναι μια περιγραφή του πώς επεκτάθηκε το σύμπαν», προσθέτει. «Οι προβλέψεις του έχουν επαληθευτεί, αλλά τι το οδήγησε και πόσο καιρό κράτησε; Αυτός είναι ένας τρόπος να δούμε τι συνέβη κατά τη διάρκεια του πληθωρισμού, το οποίο έχει πολλά κενά που περιμένουν να συμπληρωθούν. "
Αλλά η ταλαιπωρία που οι ερευνητές εισήγαγαν μπορεί επίσης να προσφέρει την πρώτη ματιά σε αυτό που ήρθε πριν από το Big Bang, επειδή θα μπορούσε να είναι ένα αποτύπωμα που κληρονόμησε από την εποχή πριν από τον πληθωρισμό. «Όλα αυτά τα πράγματα κρύβονται από ένα πέπλο, παρατηρητικά», λέει ο Kamionkowski. "Αν το μοντέλο μας κρατά ψηλά, μπορεί να έχουμε την ευκαιρία να δούμε πέρα από αυτό το πέπλο."
Πηγή: Caltech
