Massive urlignende partikler kunne afsløre, hvad der skete før Big Bang

Partikler, der fungerer som

(Billedkredit: CfA/Zhong-Zhi Xianyu, Xingang Chen, Avi Loeb)



For at se, om der var et univers før Big Bang og forstå, hvordan kosmos udviklede sig efter det begyndte, foreslår forskere at lede efter indflydelse af partikler, der virkede som ure.



I øjeblikket er den fremherskende opfattelse i kosmologi, at kosmos i de første øjeblikke af universet oplevede et utroligt ekspansionsudbrud kendt som inflation. Under denne vækstspurt udvidede rummet sig selv hurtigere end lysets hastighed.

Inflation kan hjælpe med at løse en række mysterier om kosmos struktur og udvikling. Eksempelvis ville inflation have udlignet universets sammensætning og forklare, hvorfor det stort set ser det samme ud i alle retninger.



Relaterede: Big Bang til nu i 10 lette trin

Kritikere af inflationsteorien om kosmologi hævder imidlertid, at det kræver usandsynlige startbetingelser for universet, og at stadig mere konstruerede modeller er nødvendige for inflation for at forklare de nyeste data om den kosmiske mikrobølge baggrundsstråling, universets ældste lys, siger studieforfatter Avi Loeb, formand for astronomi ved Harvard University.

'De mest naturlige, sandsynlige inflationsmodeller er blevet udelukket,' sagde Loeb til guesswhozoo.com. 'Og en meget fleksibel teori om inflation, der kan rumme ethvert scenario, hvor alt er muligt, er lidt bekymrende - styrken ved en videnskabelig teori er, at den kan forudsige visse resultater og udelukke andre.'



Forskere har udviklet andre, meget forskellige kosmologiske modeller, der kan løse de samme kosmiske mysterier, som inflationen gør. For eksempel antager inflationen, at universet begyndte som en singularitet, et uendeligt tæt punkt af stof og energi. I teorien kurver singulariteter stoffets rum og tid i uendelig grad, således at der ikke fandtes noget før Big Bang, ikke engang tid. Imidlertid tyder en anden kosmologisk model på, at kosmos blev født fra en ' Big Bounce , 'ekspanderer udad efter et tidligere urunivers kollapsede. Ligesom inflation kan denne model forklare, hvorfor universet ser ud, som det gør, sagde Loeb.

For at hjælpe med at beslutte mellem inflation og disse andre ideer har Loeb og hans kolleger foreslået en test for at se, om de potentielt er falske.

'Videnskaben gør fremskridt med beviser, ikke tro, så vi vil finde spor for at overbevise os om, at det ene eller det andet scenario fandt sted,' sagde Loeb.



Nøglen til denne test er, hvordan universet opfører sig i disse forskellige kosmologiske modeller, sagde studieforfatter Zhong-Zhi Xianyu ved Harvard University. Inflation tyder på, at universet ekspanderede eksponentielt, mens Big Bounce antyder, at et urunivers trak sig sammen og derefter udvidede vores nuværende univers; nogle modeller formodede, at enhver ændring i størrelse skete meget langsomt, mens andre foreslog, at det skete meget hurtigt, han sagde i en erklæring .

Hvis der eksisterede et urunivers før vores kosmos, tyder vores nuværende fysiske forståelse på, at der ville have eksisteret massive partikler, der ville have svinget med en eller anden regelmæssig frekvens, som et urpendul, der svinger frem og tilbage. Svingningerne i disse 'oprindelige standardure' ville have resulteret i små uregelmæssigheder i stofets tæthed på små skalaer, der ville være blevet frøene til strukturer på kosmiske skalaer i vores univers, efter at det blev udvidet.

'Hvis vi forestiller os alle de oplysninger, vi hidtil har lært om, hvad der skete før Big Bang, er i en rulle filmrammer, så fortæller standarduret os, hvordan disse rammer skal afspilles,' siger hovedforfatter Xingang Chen ved Harvard University i erklæringen.

Hvis et urunivers engang eksisterede, ville dets sammenbrud have presset de tikkende ur -standardure på måder, som man kunne opdage i strukturen i det nuværende univers.

'Hvis der blev fundet et mønster af signaler, der repræsenterer et kontraherende univers, ville det forfalske hele inflationsteorien,' sagde Xianyu i erklæringen.

Der er flere nuværende og fremtidige sæt dataforskere, der kunne analysere for at lede efter disse fingeraftryk. Den ene involverer store undersøgelser af himlen, såsom Sloan Digital Sky Survey eller den kommende Dark Energy Survey, Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) eller Large Synoptic Survey Telescope (LSST), sagde Loeb. Forskere kunne også se på den kosmiske mikrobølge baggrundsstråling, tilføjede han.

'Vi har identificeret observerbare detaljer, der kan udelukke inflation,' sagde Loeb. 'Det er ganske muligt, at inflationen fandt sted, men det er altid rart at have evnen til at fortælle, om ideer, der er populære, også er korrekte.'

Forskerne detaljerede deres resultater i et papir, der blev accepteret af tidsskriftet Physical Review Letters, hvilket er tilgængelig i øjeblikket på fortrykswebstedet ArXiv.

Følg Charles Q. Choi på Twitter @cqchoi . Følg os på Twitter @Spacedotcom og på Facebook .