Речовина у Всесвіті розподілена напрочуд рівномірно і в усіх напрямках він виглядає майже однаково. Проте теорії припускають, що на початку різні його ділянки могли розширюватися з неоднаковою швидкістю. Фізики запропонували механізм, який пояснює, чому ця первісна хаотичність зникла майже миттєво.
Слабке місце моделей відскоку
Загальна теорія відносності передбачає, що Всесвіт виник із сингулярності, тобто точки з нескінченною густиною. Петльова квантова космологія описує початок інакше. Тут фаза розширення настає після попереднього стиснення, а перехід між ними відбувається через квантовий відскік (Big Bounce), під час якого космос досягає мінімального ненульового розміру.
Такі сценарії стикаються з серйозною перешкодою, відомою як проблема анізотропії. Крихітні ранні деформації стрімко наростають у міру наближення до моменту відскоку. У результаті після цієї події Всесвіт залишився б сильно викривленим і зовсім не схожим на той, який ми спостерігаємо сьогодні.
Квантове згладжування
Команда з Бейлорського університету в США разом із колегами з Китаю та Бразилії змоделювала поведінку так званого всесвіту Б’янкі типу I, у якому темп розширення залежить від напрямку. Для розрахунків науковці застосували модифіковану петльову квантову космологію (mLQC-I). Цей підхід поєднує принципи мікросвіту з описом гравітації.
Обчислення показали, що поблизу планківських масштабів квантові поправки до геометрії простору-часу змінюють рівняння еволюції. Навіть якщо перед відскоком асиметрії величезні, одразу після нього вони згасають експоненційно швидко.
За словами старшого автора дослідження Аньчжуна Вана, ефект діє незалежно від того, якими сильними були початкові відхилення. Однорідний та ізотропний Всесвіт надійно постає ще в глибоко квантовому режимі, повідомляє Phys.org.
Вирівнювання без екзотики
Головний результат роботи полягає у відкритті механізму самоізотропізації, який працює виключно завдяки квантовій природі простору-часу і не потребує екзотичних полів матерії. Це закриває давню концептуальну вразливість сценаріїв із відскоком. Стаття з висновками опублікована в рецензованому журналі Physical Review Letters.
Спостереження реліктового випромінювання, найдавнішого світла, доступного нашим приладам, показують, що температура окремих ділянок неба збігається з точністю близько однієї стотисячної. Пояснити таку разючу однорідність і покликані теорії раннього Всесвіту. До того ж описаний процес створює впорядковані стартові умови для подальшої інфляції, епохи стрімкого розширення простору.
Наступні кроки
Надалі автори планують розрахувати еволюцію космологічних збурень, які виникають під час цієї симетричної фази. Це допоможе з’єднати стан одразу після відскоку з сучасним Всесвітом.
Паралельно команда шукатиме вимірювані сліди передбаченого ефекту. Знайти їх сподіваються в реліктовому випромінюванні та в первинних гравітаційних хвилях.
