Astrofyzici vyvracajú desaťročia uznávanú teóriu. Vesmír sa mohol formovať úplne inak, než si mysleli

Predstav si, že sa vesmír na svojom začiatku formoval podobne, ako keď sa morské vlny neustále prelievajú cez pobrežie a menia jeho tvar. Lenže namiesto vody tu išlo o vlnenie samotného časopriestoru. Nová teória tvrdí, že práve gravitačné vlny, a nie hypotetické častice známe ako inflatóny, mohli stáť za prudkým raným rozpínaním vesmíru a rozložením hmoty, ktoré viedlo k dnešnej podobe kozmu.

„Desaťročia sa snažíme pochopiť prvé okamihy vesmíru pomocou modelov, ktoré obsahujú prvky, aké sme nikdy nepozorovali,“ vysvetľuje hlavný autor štúdie, teoretický astrofyzik Raúl Jiménez z Univerzity v Barcelone. „To, čo robí tento návrh vzrušujúcim, je jeho jednoduchosť a overiteľnosť. Nepridávame špekulatívne elementy, ale ukazujeme, že gravitácia a kvantová mechanika môžu stačiť na vysvetlenie vzniku štruktúry kozmu,“ dodal.

Nie najpresnejšie teórie

O presnom priebehu úplne prvých fáz po Veľkom tresku pred 13,8 miliardami rokov stále nevieme s istotou. Vedci môžu ponúkať iba teórie, ktoré zodpovedajú fyzike nášho pozorovaného vesmíru. Sú to teórie robustné, no nie bez trhlín. Napríklad teleskop JWST nedávno objavil nečakane veľké množstvo masívnych galaxií v období, keď by podľa doterajších modelov ešte nemali existovať.

Doteraz prijímaný scenár hovorí o fáze prudkej expanzie, tzv. inflácie, krátko po Veľkom tresku. Z jednorozmerného bodu nekonečnej hustoty — singularity — sa vesmír nafúkol a zaplnil horúcou plazmou, ktorá postupným chladnutím vytvorila hmotu. Inflácia sa pripisovala hypotetickému časticovo-polnému objektu zvanému inflatón, ktorý mal zároveň umožniť vznik drobných rozdielov v hustote plazmy. Tie sa neskôr zhlukovali do čiernych dier, galaxií, hviezd a všetkých ostatných vesmírnych štruktúr.

Bing Image Creator/ESO/L. Calçada/ESO-GOODS team

Gravitačné vlny

Problém je, že dôkaz o existencii inflatónu stále chýba. Jiménezov tím preto hľadal alternatívu. Pokúšali sa nájsť model, ktorý by sa opieral o overené princípy a vyhol sa prílišnému spoliehaniu na hypotetické častice. Ako základ použili zjednodušenú verziu vesmíru zodpovedajúcu všeobecnej relativite a dnešným meraniam jeho rozpínania, tzv. de Sitterov priestor. V ňom môžu vznikať kvantové fluktuácie časopriestoru — gravitačné vlny — prostredníctvom turbulencií zvaných tenzorové perturbácie.

Gravitačné vlny poznáme ako drobné záchvevy časopriestoru, ktoré dnes dokážeme zachytiť napríklad pri kolíziách neutrónových hviezd alebo čiernych dier. No fyzici sa domnievajú, že vesmír je popretkávaný oveľa mohutnejším pozadím gravitačného „hukotu“, ktorý je zatiaľ pre naše prístroje príliš jemný. Podľa nového modelu by práve tieto rané gravitačné vlny mohli samy o sebe vytvoriť rozdiely v hustote prapôvodnej plazmy a zároveň poháňať rozpínanie vesmíru.

Tieto nehomogenity by sa časom zrútili pod vlastnou gravitáciou a stali sa zárodkami prvých hviezd, galaxií a čiernych dier. Ide o elegantné riešenie, ktoré odstraňuje potrebu hypotetických častíc ako hlavného motora raného vývoja kozmu, hoci, samozrejme, jeho platnosť musí potvrdiť ďalší výskum.

„Náš navrhovaný mechanizmus by mohol odstrániť potrebu modelovo závislého scenára — teda voľby skalárneho poľa, inflatónu, na pohon inflácie,“ dodávajú autori.

Čítajte viac z kategórie: Novinky