Fyysikko Sean Carroll puhui kesäkuun 2008 American Astronomical Society -tapaamisessa hienoa keskustelua "spekulatiivisesta tutkimuksestaan" siitä, mitä olisi voinut olla olemassa ennen isoa räjähdystä. (Tässä on artikkeli Carrollin puheesta.) Mutta nyt Carroll ja jotkut kollegat ovat tehneet hiukan enemmän kuin vain spekuloida siitä, mitä olisi voinut tulla ennen maailmankaikkeuden alkua. Carroll ovat yhdessä kaltechiprofessorin Marc Kamionkowskin ja jatko-opiskelijan Adrienne Erickcek kanssa luoneet matemaattisen mallin selittääkseen varhaisen maailmankaikkeuden poikkeavuuksia, ja se saattaa myös antaa valoa siihen, mitä oli olemassa ennen isoa räjähdystä. "Ei ole enää hullua kysyä, mitä tapahtui ennen isoa iskua", sanoi Kamionkowski.
Inflaatioteorian, jota ehdotettiin ensimmäisen kerran vuonna 1980, mukaan avaruus laajeni eksponentiaalisesti heti Ison räjähdyksen jälkeen. ”Inflaatio käynnistää maailmankaikkeuden tyhjällä liuskeella”, Erickcek kuvaa. Inflaatioongelma on kuitenkin se, että se ennustaa maailmankaikkeuden alkavan tasaisesti.
Mutta Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) -mittaukset osoittavat, että kosmisen mikroaaltotaustan (CMB) - elektromagneettisen säteilyn, joka tunkeutui maailmankaikkeuteen 400 000 vuotta Ison räjähdyksen jälkeen - vaihtelut ovat noin 10% voimakkaampia taivaan toisella puolella kuin toinen.
"Se on varmennettu poikkeavuus", Kamionkowski huomauttaa. "Mutta koska inflaatio näyttää toimivan niin hyvin kaikkeen muuhun, näyttää ennenaikaiselta hylätä teoria." Sen sijaan joukkue työskenteli matematiikan teorian kanssa asymmetriaa käsittelemällä, koska eräs selitys tälle ”raskas-to-one-side -universumille” olisi, jos nämä vaihtelut edustaisivat rakennetta, joka on jäljellä jostakin, joka tuotti maailmankaikkeuden.
He aloittivat testaamalla, eroaako yhden energiakentän, jonka ajateltiin ajavan inflaation, nimeltään inflatoni, arvo maailmankaikkeuden toisella puolella kuin toisella. Se ei toiminut - he huomasivat, että jos he muuttivat inflatonin keskiarvoa, niin myös avaruuden energian muutosten keskilämpötila ja amplitudi muuttuivat. Joten he etsivät toista energiakenttää, nimeltään kaarevuus, jota oli aikaisemmin ehdotettu aiheuttamaan CMB: n havaitut vaihtelut. He esittivät häiriöitä kaarevalle kentälle, joka osoittautuu vaikuttavan vain siihen, miten lämpötila vaihtelee pisteestä toiseen avaruudessa, samalla kun se säilyttää sen keskiarvon.
Uusi malli ennustaa kylmämpiä kuin kuumia kohtia CMB: ssä, Kamionkowski sanoo. Erickcek lisää, että tätä ennustetta testaa Planck-satelliitti, joka on Euroopan avaruusjärjestön johtama kansainvälinen operaatio NASAn merkittävänä panoksena ja jonka on tarkoitus aloittaa huhtikuussa 2009.
Erickcekille joukkueen havainnoista löytyy avain ymmärtää enemmän inflaatiota. "Inflaatio on kuvaus siitä, kuinka maailmankaikkeus laajeni", hän lisää. ”Sen ennusteet on vahvistettu, mutta mikä ajaa sitä ja kuinka kauan se kesti? Tämä on tapa tarkastella inflaation aikana tapahtunutta tilannetta, jossa on paljon tyhjiä aukkoja, jotka täytetään. "
Mutta tutkijoiden esittämä häiriö voi tarjota myös ensimmäisen katsauksen siihen, mikä tuli ennen isoa räjähdystä, koska se voi olla jälki, joka on peritty inflaatiota edeltäneeltä ajalta. "Kaikki nämä asiat ovat verhon piilossa, havainnollisesti", Kamionkowski sanoo. "Jos mallimme pysyy kiinni, meillä saattaa olla mahdollisuus nähdä tämän verhon ulkopuolella."
Lähde: Caltech
