В первые секунды после Большого взрыва Вселенная пережила фазу чрезвычайно быстрого расширения, известную как космическая инфляция. Десятки лет астрофизики считали, что это расширение космоса, когда он увеличился за несколько секунд примерно в 10 в 60 степени раз, было вызвано наличием гипотетического инфлатонного поля, состоящего из гипотетической частицы инфлатон. Но новое исследование физиков, опубликованное на сервере препринтов arXiv, показывает, что Вселенная могла быстро расшириться без помощи инфлатонного поля, который подпитывал космическую инфляцию, пишет Space.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

В 70-х годах прошлого века физик Алан Гут представил радикально новую картину первых секунд жизни Вселенной. Чтобы решить некоторые проблемы, связанные с условиями в очень горячей и плотной чрезвычайно ранней Вселенной, физик создал модель, в которой новое квантовое поле, названное инфлатонным, обеспечило чрезвычайно быстрый период ускоренного расширения космоса. Эта модель получила название инфляционная теория.

Наличие космической инфляции в первые секунды после Большого взрыва решает одновременно много проблем. Во-первых, инфляция объясняет, почему Вселенная кажется геометрически плоской. Она настолько огромная, что несмотря общую кривизну, любой участок Вселенной будет казаться плоским. Во-вторых, инфляция объясняет, почему разделенные огромными расстояниями участки Вселенной выглядят примерно одинаково, что говорит об однородности космоса.

Космическая инфляция также объясняет, каким образом во Вселенной были созданы крупномасштабные структуры. Согласно теории, во время инфляции квантовая пена пространства-времени (состояние, в котором пространство-время было нестабильным, и фундаментальные частицы постоянно появлялись и исчезали) спровоцировала расширение Вселенной до огромного размера и создала гравитационные зародыши того, что со временем стало звездами, галактиками и крупномасштабной структурой космоса, известной как космическая паутина.

Но до сих пор неизвестно, что такое инфлатон и инфлатонное поле, что позволяло ему существовать и почему оно исчезло. Также у физиков нет убедительных доказательств существования космической инфляции. Авторы нового исследования создали новую модель чрезвычайно ранней Вселенной, в которой происходит космическая инфляция, но нет необходимости в том, чтобы ее подпитывало инфлатонное поле.

Согласно модели, пространство изначально начало расширяться с помощью некоторой силы, которая похожа на темную энергию, помогающую увеличивать размер Вселенной сейчас. При этом квантовая пена в самом начале Вселенной создавала колебания в пространстве в микроскопических масштабах.

Физики считают, что эти колебания создали гравитационные волны, которые представляют собой пульсации в пространстве-времени. Гравитационные волны сами по себе не могут создать зародыши современных крупномасштабных структур, потому что они оказывают неправильное влияние на пространство-время. Но физики обнаружили, что при правильных условиях гравитационные волны, вызванные квантовой пеной, иногда могут создавать правильный вид деформаций в пространстве. Таким образом именно такие гравитационные волны могли привести к созданию звезд и галактик, и всей крупномасштабной структуры космоса.

Новая модель все еще предполагает, что в очень ранней Вселенной именно мощная неизвестная сила привела к быстрому расширению космоса. С другой стороны, модель не объясняет проблему плоскостности Вселенной и почему она является примерно однородной.

Вселенная все же пережила период очень быстрого расширения в первые секунды после Большого взрыва, но предстоит еще многое узнать о том, как именно это произошло. Новое исследование является еще одной попыткой объяснить этот процесс.

Как уже писал Фокус, астрономы впервые увидели инфракрасную вспышку черной дыры в центре Млечного Пути. Космический телескоп Уэбб впервые сделал изображение вспышки в сверхмассивной черной дыре Стрелец А* в среднем инфракрасном диапазоне.

Также Фокус писал о том, что физики обнаружили негативные последствия для астронавтов во время путешествия со скоростью света.