Italialais-espanjalainen tutkijaryhmä on esittänyt uuden teorian maailmankaikkeuden synnystä.
Physical Review Research Letters -tiedelehdessä julkaistussa artikkelissa esitetty uusi Big Bang -teoria muuttaa käsityksiä maailmankaikkeuden ensimmäisistä hetkistä, sillä se ei perustu eräisiin vakiintuneen kosmiseen inflaatioteorian oletuksiin.
Vuosikymmeniä kosmologia on nojannut niin sanottuun kosmiseen inflaatioon, jonka mukaan maailmankaikkeus kävi alussa läpi äärimmäisen nopean laajenemisen, mikä loi pohjan kaikelle nykyisin havaitsemallemme. Malli on selittänyt, miksi maailmankaikkeus näyttää niin homogeeniselta ja isotrooppiselta, mutta ottaa huomioon myös epähomogeeniset rakenteet, kuten galaksit ja galaksijoukot.
”Systeemi on homogeeninen, jos se näyttää samanlaiselta katsottiinpa sitä mistä pisteestä tahansa. Jotta systeemi olisi isotrooppinen, sen täytyy lisäksi näyttää samanlaiselta katsottiinpa sitä mihin suuntaan tahansa”, Tieteen termipankki kertoo.
Teoriaan liittyy kuitenkin ongelma: siinä on liikaa vapaasti säädettäviä parametreja. Liiallinen joustavuus on tieteessä ongelmallista, koska malli ei silloin välttämättä tee ennusteita, vaan mukautuu jälkikäteen havaintoihin.
Kansainvälinen tutkijaryhmä ehdottaa mallia, jossa varhaisen maailmankaikkeuden kuvaus ei edellytä tällaisia mielivaltaisia parametreja. Sen sijaan malli perustuu yhteen energiamittakaavaan, joka määrää kaikki havaittavat ennusteet. Lähtökohtana on hyvin tunnettu kosmologinen tila, Einsteinin-de Sitterin malli, joka kuvaa geometrisesti tyhjiöenergian hallitsemaa ja kiihtyvästi laajenevaa maailmankaikkeutta.
Uusi malli ei nojaa hypoteettisiin kenttiin tai hiukkasiin, kuten niin sanottuun inflaatiokenttään. Sen sijaan se esittää, että aika-avaruuden luonnolliset kvanttiheilahtelut kvanttigravitaatioaaltojen eli gravitonien muodossa riittivät synnyttämään pienet tiheysvaihtelut, jotka lopulta johtivat galaksien, tähtien ja planeettojen muodostumiseen.
Gravitaatioaallot kehittyvät epälineaarisesti, eli ne ovat vuorovaikutuksessa ja lisäävät monimutkaisuutta ajan mittaan, mikä johtaa testattaviin ennusteisiin. Nyt näitä ennusteita voidaan analysoida ja verrata Maasta ja avaruudesta tehtyihin havaintoihin.
”Maailmankaikkeuden alkuperän ymmärtäminen ei ole pelkästään filosofinen tavoite – se auttaa vastaamaan peruskysymyksiin siitä, keitä me olemme ja mistä kaikki on peräisin”, tutkijat toteavat tiedotteessa. ”Tämä uusi ehdotus tarjoaa yksinkertaisen mutta tehokkaan viitekehyksen. Se antaa selkeitä ennusteita, jotka voidaan vahvistaa tai kumota tulevilla havainnoilla, kuten primordiaalisten gravitaatioaaltojen amplitudin mittauksilla ja kosmisten rakenteiden tilastollisilla tutkimuksilla. Lisäksi se osoittaa, että kosmoksen selittämiseen ei tarvita spekulatiivisia aineksia, vaan riittää syvällinen ymmärrys gravitaatiosta ja kvanttifysiikasta. Tämä malli voi merkitä uutta lukua tavassamme ajatella maailmankaikkeuden syntyä.”
Tilaa nyt TM:n uusi Tiede & teknologia -uutiskirje, niin saat kerran viikossa tärkeimmät tieteen ja teknologian uutiset!