Bez ‘Velikog praska’ – je li naš svemir rođen iz prethodnog?

Intrigantna teorija

‘Kozmička inflacija’ je eksponencijalno širenje prostor-vremena u ranom svemiru. To je ono što znanstvenici misle kada govore o Velikom prasku. No, što ako bismo to isključili? Jasan, nedvosmislen signal u svemiru mogao bi eliminirati inflaciju kao mogućnost – barem tako tvrde astrofizičari sa Sveučilišta Cambridge, Sveučilišta Trento i Sveučilišta Harvard. Autori u radu objavljenom u časopisu The Astrophysical Journal Letters tvrde da je ovaj signal – poznat kao ‘kozmička gravitonska pozadina’ (CGB) – moguće otkriti, no predstoje tehnički i znanstveni izazovi.

Je li svemir započeo Velikim praskom ili Velikim skokom?

Prema glavom autoru studije, dr. Sunnyju Vagnozziju, inflacija objašnjava razne izazove finog podešavanja takozvanog vrućeg modela Velikog praska. Nadalje, kvantne fluktuacije objašnjavaju podrijetlo strukture u našem svemiru – „Međutim, velika fleksibilnost koju pokazuju mogući modeli kozmičke inflacije, koji obuhvaćaju neograničen krajolik kozmoloških ishoda, izaziva zabrinutost … Je li u načelu moguće testirati kozmičku inflaciju na način neovisan o modelu?,“ zaključio je.

Kozmičko mikrovalno pozadinsko zračenje

Kako je satelit Planck prvi izmjerio kozmičko mikrovalno pozadinsko zračenje (Cosmic Microwave Background  ili CMB), poznatu kao najstariji izvor svjetlosti u svemiru, neki su znanstvenici doveli u pitanje mogućnost kozmičke inflacije. Rezultati Plancka držani su kao dokaz kozmičke inflacije u vrijeme njihove objave, prema profesoru Aviu Loebu, koautoru studije. Međutim, postoji mogućnost da rezultati zapravo pokažu suprotno.

Uz Annu Ijjas i Paula Steinhardta, Loeb je vjerovao da Planckovi rezultati pokazuju da inflacija predstavlja više problema nego što ih rješava. To je značilo da se mora razmotriti radikalno drugačija teorija o podrijetlu svemira, prenosi kozmos.hr.

Primjerice, možda svemir nije nastao kao rezultat praska; možda je sve započelo kao rezultat odbijanja od ranijeg skupljajućeg svemira. Planck je objavio karte CMB-a koje predstavljaju 100 milijuna godina prije formiranja prvih zvijezda, najranije vrijeme u svemiru koje možemo vidjeti.

Trenutno je rub svemira udaljen 46.5 milijardi svjetlosnih godina zbog širenja svemira, pojasnio je Loeb. Naš sferni volumen unutar ove granice je poput arheološke iskopine u kojoj otkrivamo slojeve kozmičke povijesti koji se protežu sve do Velikog praska. Ovo je krajnji horizont našeg svemira, a Loeb je zaključio kako je „nemoguće predvidjeti što se nalazi iza horizonta.“

Podrijetlo svemira

Možda je moguće steći novi uvid u podrijetlo svemira proučavanjem neutrina, koji čine većinu mase svemira. Temperatura svemira od deset milijardi stupnjeva omogućila je neutrinima da slobodno putuju bez raspršivanja ubrzo nakon Velikog praska. „Današnji svemir mora biti ispunjen ostacima neutrina iz tog vremena,“ pojasnio je Vagnozzi. Prateći gravitone, čestice koje posreduju silu gravitacije, mogli bismo ići još dalje u prošlost.

Svemir je bio ‘proziran’ za gravitone sve do najranijeg trenutka koji je pratila poznata fizika. To se zove Planckovo vrijeme: 10 na potenciju od -43 sekunde kada je temperatura bila najviša zamisliva: 10 na potenciju od 32 stupnja,“ rekao je Loeb te nastavio „Pravilno razumijevanje onoga što je bilo prije toga zahtijeva prediktivnu teoriju kvantne gravitacije, koju mi ne posjedujemo:“ Kada su gravitoni mogli slobodno putovati svemirom bez raspršivanja, Vagnozzi i Loeb misle da bi se trebala formirati reliktna pozadina toplinskog gravitacijskog zračenja s temperaturom nešto manjom od jednog stupnja iznad apsolutne nule – pozadina kozmičkog gravitona (Cosmic Graviton Background ili CGB).

Veliki prasak i ‘CGB’

Teorija Velikog praska, međutim, ne slaže se s postojanjem CGB-a. Zbog eksponencijalne inflacije, relikti poput CGB-a razrijeđeni su do te mjere da ih se više ne može otkriti. Detektiranjem CGB-a moglo bi se dokazati da kozmička inflacija ne postoji, stoga je potpuno isključuje.

Ipak, znanstvenici sada smatraju da je moguće u budućnosti napraviti test koji bi mogao otkriti CGB. Uz pozadinu mikrovalnog i neutrinskog zračenja, CGB doprinosi proračunu kozmičkog zračenja. Kozmološke sonde sljedeće generacije mogle bi pružiti prvo neizravno mjerenje CGB-a. To bi se postiglo otkrivanjem njegovog učinka na brzinu kozmičkog širenja ranog Svemira.

Ako se otkrije pozadina visokofrekventnih gravitacijskih valova s vrhovima na frekvencijama oko 100 GHz, to bi bio daljnji poticaj za otkrivanje CGB-a. Njegovo otkrivanje bilo bi ipak iznimno teško i zahtijevalo bi značajan tehnološki napredak. Unatoč tome istraživači su zaključili kako bi buduća istraživanja mogla identificirati ovaj signal.