На думку астрофізиків, космічна інфляція - це момент становлення Всесвіту, коли простір-час розширювався експоненціальним чином. Тому те, що зазвичай називають "Великим вибухом", може бути виключено без жодних припущень.
У космосі існує чіткий, недвозначний сигнал, який виключає інфляцію як можливість, стверджує група астрофізиків із Кембриджського університету, Університету Тренто і Гарвардського університету.
У своїй роботі, опублікованій 3 листопада в журналі The Astrophysical Journal Letters.
Вони пишуть, що цей сигнал - космічний гравітонний фон (CGB) - може бути виявлений, хоча і є величезною технічною і науковою проблемою.
"Інфляція була теоретично прив'язана для пояснення різних проблем тонкого налаштування так званої гарячої моделі Великого вибуху", - пояснює співавтор статті, доктор Санні Вагноцці з Кембриджського інституту космології імені Кавлі. Зараз він працює в Університеті Тренто. На його думку, походження структури нашого Всесвіту слід шукати в поясненні природи квантових флуктуацій.
Однак велика гнучкість можливих моделей космічної інфляції, які охоплюють необмежений ландшафт космологічних результатів, викликає побоювання. Космічна інфляція не піддається фальсифікації, навіть якщо окремі інфляційні моделі "виключаються" фізиками.
"Чи можливо в принципі перевірити космічну інфляцію незалежним від моделі способом?", - риторично запитує науковець.
У 2013 році деякі астрофізики забили на сполох, коли супутник "Планк" опублікував перші вимірювання космічного мікрохвильового фону (CMB), найдавнішого світла у Всесвіті.
"Коли було оголошено результати супутника Planck, їх сприйняли як підтвердження космічної інфляції", - згадує професор Аві Лоеб із Гарвардського університету, співавтор Вагноцці за цією статтею.
"Однак деякі з нас стверджували, що отримані результати можуть свідчити якраз про зворотне".
Разом з Анною Іджас і Полом Стейнхардтом Лоеб був одним із тих, хто переконував, що результати дослідження "Планка" демонструють, що інфляція створює більше загадок, ніж вирішує.
Вони також доводили, що настав час розглянути нові ідеї про зародження Всесвіту, який, наприклад, міг народитися з "відскоку" від космосу, що раніше стискався.
Карти CMB, опубліковані "Планком", представляють найраніший час у Всесвіті, який ми можемо "побачити - 100 мільйонів років до утворення перших зірок. Але ми не можемо зазирнути далі, у передчасові часи. Ми навіть не зовсім розуміємо, чи існував "тоді" час і простір. У звичному сенсі цього слова.
"Фактичний край спостережуваного Всесвіту розташований на відстані, яку будь-який сигнал міг подолати зі швидкістю світла за 13,8 мільярда років, що минули з моменту його зародження", - каже Лоеб.
"У результаті розширення Всесвіту ця межа знаходиться на відстані 46,5 мільярда світлових років. Сферичний об'єм усередині цієї межі схожий на археологічні розкопки, зосереджені на нас: що глибше ми проникаємо в нього, то раніший шар космічної історії ми виявляємо, аж до Великого вибуху, який являє собою наш кінцевий горизонт. Що лежить за горизонтом - невідомо".
Вивчаючи майже невагомі частинки, нейтрино, які є найпоширенішими елементами, що володіють масою, можна ще глибше проникнути у витоки Всесвіту. Вона дозволила нейтрино вільно мандрувати і не помічати відстаней уже за секунду після біг-буму, коли температура навколишнього простору становила щонайменше десять мільярдів градусів.
"Сучасний Всесвіт має бути заповнений реліктовими нейтрино того часу", - переконаний Вагноцці.
Вагноцці та Лоеб також стверджують, що ми можемо піти ще далі в минуле, відстеживши гравітони - частинки, що опосередковують силу гравітації.
"Всесвіт був прозорим для гравітонів аж до найранішого моменту, який простежувала відома фізика, - часу Планка: 10 в -43 ступені секунди, коли температура була найвищою з усіх мислимих: 10 в 32 ступені градусів", - каже Лоеб.
"Для правильного розуміння того, що було до цього, потрібна прогностична теорія квантової гравітації, якої ми не маємо".
На думку Вагноцці і Лоеб, щойно Всесвіт дозволив гравітонам вільно переміщатися без розсіювання, мав виникнути реліктовий фон теплового гравітаційного випромінювання з температурою трохи менше одного градуса вище абсолютного нуля: космічний гравітонний фон.
Однак теорія Великого вибуху не допускає існування CGB, оскільки припускає, що експоненціальна інфляція новонародженого Всесвіту розмила інші релікти, до такої міри, що їх неможливо виявити. Тобто якби CGB був виявлений, знахідка, очевидно, виключила б саму космічну інфляцію, яка не допускає його існування.
Вагноцці і Лоеб стверджують, що такий тест можливий, і в принципі CGB може бути виявлений у майбутньому. Реліктова гравітація - це складова найдавнішого космічного випромінювання, включаючи мікрохвильовий і нейтринний фони.
Тому він впливає на швидкість космічного розширення раннього Всесвіту на рівні, поки що недоступному для наших сучасних технологій.
Однак перш, ніж ми виявимо CGB, ми повинні знайти фон високочастотних гравітаційних хвиль, пік якого припадає на частоту близько 100 ГГц.
Іншими словами, нам ще потрібен величезний технологічний прогрес у конструюванні наших приладів. Проте, кажуть дослідники, у майбутньому цей сигнал може опинитися в межах фізичної досяжності.
