На самому початку щось дивне сталося зі Всесвітом, і він роздувся: що з'ясували фізики

У перші секунди після Великого вибуху Всесвіт пережив фазу надзвичайно швидкого розширення, відому як космічна інфляція. Десятки років астрофізики вважали, що це розширення космосу, коли він збільшився за кілька секунд приблизно в 10 у 60 ступені разів, було спричинене наявністю гіпотетичного інфлатонного поля, яке складається з гіпотетичної частинки інфлатон. Але нове дослідження фізиків, опубліковане на сервері препринтів arXiv, показує, що Всесвіт міг швидко розширитися без допомоги інфлатонного поля, яке підживлювало космічну інфляцію, пише Space.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

У 70-х роках минулого століття фізик Алан Гут представив радикально нову картину перших секунд життя Всесвіту. Щоб розв'язати деякі проблеми, пов'язані з умовами в дуже гарячому і щільному надзвичайно ранньому Всесвіті, фізик створив модель, у якій нове квантове поле, назване інфлатонним, забезпечило надзвичайно швидкий період прискореного розширення космосу. Ця модель отримала назву інфляційна теорія.

Наявність космічної інфляції в перші секунди після Великого вибуху вирішує одночасно багато проблем. По-перше, інфляція пояснює, чому Всесвіт здається геометрично плоским. Він настільки величезний, що незважаючи на загальну кривизну, будь-яка ділянка Всесвіту буде здаватися плоскою. По-друге, інфляція пояснює, чому розділені величезними відстанями ділянки Всесвіту виглядають приблизно однаково, що говорить про однорідність космосу.

Космічна інфляція також пояснює, яким чином у Всесвіті були створені великомасштабні структури. Згідно з теорією, під час інфляції квантова піна простору-часу (стан, у якому простір-час був нестабільним, і фундаментальні частинки постійно з'являлися та зникали) спровокувала розширення Всесвіту до величезного розміру та створила гравітаційні зародки того, що згодом стало зірками, галактиками та великомасштабною структурою космосу, відомою як космічне павутиння.

Але досі невідомо, що таке інфлатон та інфлатонне поле, що давало змогу йому існувати і чому воно зникло. Також у фізиків немає переконливих доказів існування космічної інфляції. Автори нового дослідження створили нову модель надзвичайно раннього Всесвіту, у якому відбувається космічна інфляція, але немає потреби в тому, щоб її підживлювало інфлатонне поле.

Згідно з моделлю, простір спочатку почав розширюватися за допомогою деякої сили, яка схожа на темну енергію, що допомагає збільшувати розмір Всесвіту зараз. При цьому квантова піна на самому початку Всесвіту створювала коливання в просторі в мікроскопічних масштабах.

Фізики вважають, що ці коливання створили гравітаційні хвилі, які являють собою пульсації в просторі-часі. Гравітаційні хвилі самі по собі не можуть створити зародки сучасних великомасштабних структур, тому що вони чинять неправильний вплив на простір-час. Але фізики виявили, що за правильних умов гравітаційні хвилі, викликані квантовою піною, іноді можуть створювати правильний вид деформацій у просторі. Таким чином саме такі гравітаційні хвилі могли призвести до створення зірок і галактик, і всієї великомасштабної структури космосу.

Нова модель все ще припускає, що в дуже ранньому Всесвіті саме потужна невідома сила призвела до швидкого розширення космосу. З іншого боку, модель не пояснює проблему площинності Всесвіту та чому він є приблизно однорідним.

Всесвіт все ж пережив період дуже швидкого розширення в перші секунди після Великого вибуху, але належить ще багато чого дізнатися про те, як саме це сталося. Нове дослідження є ще однією спробою пояснити цей процес.

Як уже писав Фокус, астрономи вперше побачили інфрачервоний спалах чорної діри в центрі Чумацького Шляху. Космічний телескоп Вебб вперше зробив зображення спалаху в надмасивній чорній дірі Стрілець А* в середньому інфрачервоному діапазоні.

Також Фокус писав про те, що фізики виявили негативні наслідки для астронавтів під час подорожі зі швидкістю світла.