Преглед на температурните разлики в космическия микровълнов фон, генериран, когато галактиката е била на по-малко от 400 000 години, направен от девет години наблюдения от Уилкинсънската микровълнова анизотропична сонда (WMAP).
(Изображение: © НАСА)
Пол Сътър е астрофизик в Държавния университет в Охайо и главен учен в научния център COSI. Sutter е домакин на „Попитай космика“, „Космическо радио“ и води AstroTours по целия свят. Sutter допринесе тази статия за експертните гласове на Space.com: Op-Ed & Insights.
Моделът на Големия взрив е най-успешното ни обяснение за историята на Вселената, в която живеем, и е нелепо лесно да се капсулира основната й рамка в едно, третиращо изречение: Много отдавна нашата Вселена беше много по-малка. От това просто изявление произтичат важни предсказуеми прогнози, които са проверени от десетилетия на наблюдение. Степента на разширяване на Вселената. Космическият микровълнов фон. Производството на най-леките елементи. Разликите между близки и далечни галактики. Всички сочни доказателства, които правят космологията наука.
Но има някои проблеми. [Вселената: Големият взрив сега в 10 лесни стъпки]
Моделът "ванилов" Голям взрив, без други допълнения или изменения, не може да обясни всички наблюдения.
(VideoProviderTag | jwplayer | uQ0wgEwg | 100% | 100%))
Очи на хоризонта
Можем да видим огромен обем сурово пространство. Нашата наблюдавана вселена е с диаметър над 90 милиарда светлинни години. И колкото по-далече гледаме по-дълбоко в миналото, в което надникваме. Около нас е космическият микровълнов фон, остатъчната изкопаема светлина, освободена, когато Вселената е била едва новородено - само на 270 000 години, много повече от 13,8 милиарда години в миналото.
Тази светлина идва при нас от далечни достижения на Космоса, толкова далечна, че сега е недостъпна за нас. И различни участъци от тази фонова светлина са недостъпни един за друг. В прекрасния жаргон на физиката регионите на космическия микровълнов фон не са причинно свързани. С други думи, за един къс от пределите на нашата наблюдаема вселена да комуникира с друга част през последните 13,8 милиарда години, те ще трябва да изпращат сигнали по-бързи от скоростта на светлината.
Което изобщо не би било голямо, ако космическият микровълнов фон не беше почти идеално гладък. Детската вселена имала една и съща температура до една част от милион. Как всички се координираха толкова добре, когато промените в една област нямаха достатъчно време да засегнат другите?
Прав и тесен
Колкото и да можем да измерим, геометрията на нашата Вселена изглежда перфектно, напълно, все така скучно плоска. На големи космически мащаби успоредните линии остават успоредни завинаги, вътрешните ъгли на триъгълници се доближават до 180 градуса и т.н. Прилагат се всички правила на евклидовата геометрия, които сте научили в гимназията.
Но няма причина за да бъде нашата Вселена плоска. При големи мащаби можеше да има стара кривина, която искаше. Космосът ни можеше да бъде оформен като гигантска, многоизмерна плажна топка или седло за конна езда. Но, не, тя се оправи. И не само малко плосък. За да не измерим кривина с точност до няколко процента в днешната Вселена, младият космос трябва да е бил равен на една част от милион.
Защо? От всички възможни възможности за изкривяване, не изглежда ли почти идеално плосък малко подозрителен? И наистина, ние подозираме, че има причина за плоскостта и това не е просто късметлийка на зарове.
Само един полюс
Магнитните монополи са теоретични зверове; фрактури в самото пространство-време, които проявяват само един от магнитните полюси - представете си северна или южно-полюсна частица, която се скита наоколо в своята самотна. (Колкото и да го познаваме, обект с магнитен север ще има и магнитен юг от другия край.) Според нашите най-добри модели на изключително ранната Вселена (както в, когато е бил на около 10 ^ -35 секунди, и не, това не е типо) екзотичен процес трябваше абсолютно да е залял нашия космос с тези отроци.
Тези монополи трябва да са толкова често срещани, че да са нормална част от ежедневния ни космологичен живот. И все пак, не сме виждали доказателства за нито едно. Нула. Zilch. Нито едно монополно чудовище изглежда не дебне в соловите води на тъмната вселена.
И така, къде отидоха? Те трябваше да бъдат произведени в изобилие, точно както нашата вселена ставаше интересна, но те никъде не могат да бъдат намерени.
Просто го направете голям
Най-доброто решение на тези главоблъсканици е процес, наречен инфлация. Първата идея беше предложена - и монети! - от физика Алън Гут през 1980 г., когато той предположи, че същият екзотичен процес, който наводни Вселената с магнитни монополи, може да изпрати Космоса в период на поразително бързо разрастване.
Представете си, ако ви балонирам - вашето тяло, черва, мозък, скелет, цялата сделка - до размера на цялата ни наблюдаема вселена. И представете си, че ми отне по-малко от 10 ^ -32 секунди, за да го направя. Това е сериозна експанзия и точно какво имаме предвид под инфлация. Когато нашата Вселена беше невероятно млада, предложи Гут напомпани до такива гаргантски люспи с по-малко от мигновено око.
За Гут това беше най-чистият път към решаването на проблема с монопола. Като направи вселената толкова проклета голям, монополите просто се разреждат. Нашият наблюдаван кръпка на Вселената е само едно малко кътче от цялата шебанг, а там има толкова много обем, че не бива да очакваме да срещнем монопол, както някога.
Тази инфлационна епоха решава и другите два недостатъка на Големия взрив на ванилията. Пред-инфлационната вселена имаше достатъчно време за координиране и изравняване на температурите преди шумотевицата в много по-голямо състояние, хвърляйки веднъж свързани региони извън допълнителен контакт. И в един толкова огромен космос, нямаше как да не измерим плоска геометрия в нашия наблюдаем пластир. Който се интересува каква е кривината на цялата вселена - тя е толкова голяма, че ще ни изглежда плоска. Земята е извита, но задният ми двор е хубав и равен, защото е толкова по-малък от повърхността на нашата планета. Просто приложете същата логика към космологичните везни и сте златни.
Все пак механизмите, залегнали в основата на инфлацията, са слабо разбрани и за да се считат за полупристойна научна теория, тя не може просто да обясни настоящите наблюдения, а да направи прогнози за бъдещите.
И това ще бъде историята за още един ден.
Научете повече, като слушате епизода "Защо се нуждаем от космическа инфлация? (Част 2)" в подкаста Ask a Spaceman, достъпен в iTunes и в интернет на http://www.askaspaceman.com. Благодарение на Massimiliano S., Lorenzo B., @ZachCoty, Pete E., Christian W., @up_raw, Vicki K., Thomas, Banda C., Steve S., Evan W., Andrew P., @MarkRiepe, @ Luft08, @kazoukis, Gordon M., Jim W., Cosmic Wakes, Floren H., Gabi P., Amanda Z. и @scaredjackel за въпросите, довели до това парче! Задайте собствения си въпрос в Twitter, като използвате #AskASpaceman или като следвате Пол @PaulMattSutter и facebook.com/PaulMattSutter. Следвайте ни в Twitter @Spacedotcom и във Facebook. Оригинална статия на Space.com.
