В прошлом месяце астрофизики объявили о революционном открытии: были найдены убедительные доказательства существования гравитационных волн и источником этих волн может быть инфляционный период сразу после Большого взрыва.
Может быть это убедительное доказательство, но может ли существовать другое объяснение?
В документе, представленном в предварительных публикациях ArXiv на прошлой неделе, три физика-теоретика отодвинули результаты проекта Cosmic Extragalactic Polarization 2 (BICEP2), предположив, что существует еще один источник гравитационных волн.
Во-первых, давайте вернемся немного назад. Что такое инфляция и как гравитационные волны стали доказательством ее возникновения?
В двух словах, когда проект BICEP2 обнаружил поляризационную рябь в космическом микроволновом фоне (CMB), сигнал соответствовал теоретическим предсказаниям относительно того, как должны выглядеть гравитационные волны. Но до сих пор, гравитационные волны (существование которых предположил Эйнштейн, в ходе разработки своей общей теории относительности почти 100 лет назад) было очень трудно обнаружить. Так, на первый взгляд, результаты исследований BICEP2 являются историческими. Эти данные наблюдений гравитационных волн не оспаривает ни один ученый.
Но как же эти гравитационные волны, в конечном счете, оставили неизгладимый след в космическом микроволновом фоне? Это и есть точка раздора.
Космический микроволновый слой существует везде, в пределе наших возможностей наблюдений. Рассматривая его как «Эхо» Большого взрыва, который произошел почти 14 миллиардов лет назад, мы можем проанализировать очень незначительные колебания температуры (известные как «анизотропии), чтобы получить представление о структуре Вселенной сразу после Большого взрыва.
Космологи считают, что для того, чтобы Вселенная существовала в ее нынешнем масштабе, сначала произошел Большой взрыв, а затем был период интенсивного ускорения. Быстрее чем скорость света, расширение произошло за одну миллиардную миллиардной доли миллиардной доли миллионную долю секунды после Большого взрыва.
Для современного понимания Вселенной, будет справедливо, что должна существовать инфляция.
Как объясняет команда проекта BICEP2, гравитационная волна, заключенная в космическом микроволновом слое, предполагает, что сами гравитационные волны имеют инфляционное происхождение. Гравитационные волны, порождающие самые энергичные события во Вселенной, начиная от черных дыр и заканчивая взрывами звезд, распространяются в пространстве-времени со скоростью света.
Исследователи теории инфляции также полагают, что первичные гравитационные волны могут генерироваться во время самого интенсивного события, которого мы никогда не увидим: инфляции. И результаты проекта BICEP2, несомненно, указывают на наличие убедительных доказательств инфляционного и квантового происхождения этих волн.
Однако физики-теоретики James B. Dent (Университет Луизианы, Лафайетт) , Lawrence M. Krauss (Университет штата Аризона, Темпе) и Harsh Mathur (Университет Кейс Вестерн Резерв, Кливленд, Огайо) считают, что исследователи BICEP2, возможно, пропустили альтернативный источник этих волн.
"Несмотря на то, что инфляционный сигнал остается самым правдоподобным источником (сигнала гравитационных волн), текущее измерение, к сожалению, все еще допускает возможность, что гравитационные волны фона могут возникнуть в результате само упорядоченного скалярного перехода фона, который произошел чуть позже", - написали физики.
Итак, что же это значит?
После Большого взрыва, Вселенная была похожа на хаотичный беспорядок энергии. Как только она стала охлаждаться, эта энергия начала медленно конденсироваться (как капли дождя, образующиеся из пара в облаках), создав фундаментальные частицы и силы, которые мы знаем и любим в нашей современной эпохе. Каждая частица и сила появлялись после каждого последующего «фазового перехода». Но эти изменения фазы не были равными и не произошли в одно и тоже время по всей Вселенной. Фазовые изменения произошли в локализованных карманах.
Но в критической точке, когда Вселенная достаточно охладилась, эти карманы, как полагают, выровнялись все сразу.
Хотя это критическое изменение точки фазы по всей Вселенной имело меньшую энергию, чем инфляционный период, который произошел раньше, James B. Dent и его команда предполагают, что это событие создало рябь, которое породило гравитационные волны, которые теперь BICEP2 наблюдает в космическом микроволновом слое.
Как было отмечено в ArXiv, теоретики не обсуждают, была ли или не была инфляция, они пытаются определить другие источники гравитационных волн.
Когда дело доходит до разгадки тайн на заре Космоса, вы не можете выбрать одну теорию, которая «доказывает» лишь один механизм. Хотя исследователи BICEP2 обнаружили убедительные доказательства, что гравитационные волны имеют инфляционное происхождение, эта новая работа показывает, что физики-теоретики далеки от нахождения консенсуса.
