Περισσότερες σκέψεις (και τώρα μαθηματικά!) Σχετικά με το Τι ήρθε πριν από τη Μεγάλη Έκρηξη
[/λεζάντα]
Ο φυσικός Sean Carroll έδωσε μια υπέροχη ομιλία στη συνάντηση της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας τον Ιούνιο του 2008 σχετικά με την «κερδοσκοπική έρευνά» του σχετικά με το τι θα μπορούσε ενδεχομένως να υπήρχε πριν από τη Μεγάλη Έκρηξη. ( Ακολουθεί ένα άρθρο σχετικά με την ομιλία του Carroll. ) Αλλά τώρα ο Carroll και μερικοί συνάδελφοι έχουν κάνει κάτι περισσότερο από το να κάνουν εικασίες για το τι θα μπορούσε να έχει συμβεί πριν από την αρχή του Σύμπαντος μας. Ο Carroll, μαζί με τον καθηγητή του Caltech, Marc Kamionkowski και τον μεταπτυχιακό 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 τη Μεγάλη Έκρηξη . «Δεν είναι πλέον εντελώς τρελό να ρωτάς τι συνέβη πριν από τη Μεγάλη Έκρηξη», είπε ο Kamionkowski.
Η θεωρία του πληθωρισμού, που προτάθηκε για πρώτη φορά το 1980, δηλώνει ότι το διάστημα επεκτάθηκε εκθετικά αμέσως μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. «Ο πληθωρισμός ξεκινά το σύμπαν με μια λευκή πλάκα», περιγράφει ο Erickcek. Το πρόβλημα με τον πληθωρισμό, ωστόσο, είναι ότι προβλέπει ότι το σύμπαν ξεκίνησε ομοιόμορφα.
Αλλά οι μετρήσεις από τον ανιχνευτή ανισοτροπίας μικροκυμάτων Wilkinson (WMAP) δείχνουν ότι οι διακυμάνσεις στο Κοσμικό Υπόβαθρο Μικροκυμάτων (CMB) -η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που διαπέρασε το σύμπαν 400.000 χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη - είναι περίπου 10% ισχυρότερες στη μία πλευρά του ουρανού από ό,τι στην το άλλο.
Χάρτης WMAP του CMB. Πίστωση: ομάδα WMAP
«Είναι μια πιστοποιημένη ανωμαλία», παρατηρεί ο Kamionkowski. «Αλλά επειδή ο πληθωρισμός φαίνεται να τα πάει τόσο καλά με όλα τα άλλα, φαίνεται πρόωρο να απορρίψουμε τη θεωρία». Αντίθετα, η ομάδα εργάστηκε με τη θεωρία στα μαθηματικά της για την αντιμετώπιση της ασυμμετρίας, καθώς μια εξήγηση για αυτό το «βαρύ σύμπαν» θα ήταν αν αυτές οι διακυμάνσεις αντιπροσώπευαν μια δομή που είχε απομείνει από κάτι που παρήγαγε το σύμπαν μας.
Ξεκίνησαν δοκιμάζοντας κατά πόσο η τιμή ενός μόνο ενεργειακού πεδίου που πιστεύεται ότι οδήγησε τον πληθωρισμό, που ονομάζεται inflaton, ήταν διαφορετική στη μία πλευρά του σύμπαντος από την άλλη. Δεν λειτούργησε – ανακάλυψαν ότι αν άλλαζαν τη μέση τιμή του φουσκώματος, τότε η μέση θερμοκρασία και το πλάτος των ενεργειακών διακυμάνσεων στο διάστημα άλλαξαν επίσης. Έτσι, εξερεύνησαν ένα δεύτερο ενεργειακό πεδίο, που ονομάζεται curvaton, το οποίο είχε προταθεί προηγουμένως για 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 στο διάστημα, διατηρώντας παράλληλα τη μέση τιμή της.
Το νέο μοντέλο προβλέπει περισσότερα κρύα παρά θερμά σημεία στο CMB, λέει ο Kamionkowski. Ο Erickcek προσθέτει ότι αυτή η πρόβλεψη θα δοκιμαστεί από τον δορυφόρο Planck, μια διεθνή αποστολή υπό την ηγεσία του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος με σημαντικές συνεισφορές από τη NASA, που έχει προγραμματιστεί να εκτοξευθεί τον Απρίλιο του 2009.
Για τον Erickcek, τα ευρήματα της ομάδας κρατούν το κλειδί για την κατανόηση περισσότερων για τον πληθωρισμό. «Ο πληθωρισμός είναι μια περιγραφή του πώς το σύμπαν επεκτάθηκε», προσθέτει. «Οι προβλέψεις του έχουν επαληθευτεί, αλλά τι το οδήγησε και πόσο κράτησε; Αυτός είναι ένας τρόπος για να δούμε τι συνέβη κατά τη διάρκεια του πληθωρισμού, ο οποίος έχει πολλά κενά που περιμένουν να συμπληρωθούν».
Αλλά η διαταραχή που εισήγαγαν οι ερευνητές μπορεί επίσης να προσφέρει την πρώτη ματιά σε αυτό που ήρθε πριν από τη Μεγάλη Έκρηξη, επειδή θα μπορούσε να είναι ένα αποτύπωμα που κληρονομήθηκε από την εποχή πριν από τον πληθωρισμό. «Όλα αυτά τα πράγματα κρύβονται από ένα πέπλο, παρατηρητικά», λέει ο Kamionkowski. «Αν το μοντέλο μας αντέξει, μπορεί να έχουμε την ευκαιρία να δούμε πέρα από αυτό το πέπλο».