Наукпоп

9 листопада 2022, 21:03

Ексклюзив NV

Наш світ існує нескінченно. Астрофізики висунули нову теорію про зародження Всесвіту

Італійський та американо-ізраїльський астрофізики у своєму новому дослідженні припускають, що загальноприйнята концепція Великого вибуху — початкової точки еволюції нашого Всесвіту — може бути неправильною.

Як з’явився наш Всесвіт?

Більшість учених зійшлися на думці, що все почалося близько 14 млрд років тому, коли вся навколишня матерія — від найдрібніших частинок до величезних зірок, галактик та туманностей — була зібрана в єдиній точці під назвою сингулярність.

У якийсь момент ця точка почала різко і синхронно розширюватися на всі боки — це явище вчені назвали Великим вибухом. Світ розширювався, поступово остигав, а матерія поступово формувала те, що ми тепер називаємо нашим Всесвітом.

Головними доказами тих, хто вірить у теорію Великого вибуху, є постійне розширення Всесвіту, яке відбувається досі, і космічне надвисокочастотне фонове випромінювання акож відоме як реліктове випромінювання).

Якщо вам потрібен був дуже короткий і спрощений опис загальноприйнятої космологічної моделі, що описує народження нашого світу, ви щойно його отримали.

Однак далі буде цікавіше. Не всі вчені згодні з ідеєю Великого вибуху. Проблема цієї теорії полягає в тому, що вона не дає нам відповіді на деякі фундаментальні питання. Наприклад, що було до Великого вибуху?

Передплатіть, щоб прочитати повністю

Нам необхідна ваша підтримка, щоб займатися якісною журналістикою

Передплатити
Перший місяць 1 ₴. Відмовитися від передплати можна у будь-який момент

Пояснити відсутність відповідей можна двома чинниками. Перший — вчені фізично не можуть «зазирнути» так глибоко в історію Всесвіту і з’ясувати, що існувало до неї. Другий — теорія Великого вибуху в принципі неправильна, а тому, ґрунтуючись на ній, ми не можемо знайти відповіді на основні питання. Обидва твердження мають право на життя та активно використовуються вченими для пошуку відповіді на питання про появу нашого світу.

Якщо ми почнемо відмотувати історію Всесвіту назад, ми постійно натикатимемося на підтвердження теорії Великого вибуху. Всесвіт збільшується саме так, як передбачає модель — і що далі ми будемо мотати, то частіше потраплятимемо на все більш ранні та маленькі галактики. Паралельно з цим температура реліктового випромінювання поступово підвищується, а зірок дедалі менше.

Якщо мотати ще далі, то ми дійдемо до надгарячого «супу», який з’явився всередині сингулярності. У ньому вариться рівна кількість частинок і античастинок, які мали б анігілювати одна одну у величезному спалаху гамма-променів і нейтрино, успішно знищивши наш світ ще до його фактичного зародження. Однак від цієї долі Всесвіт врятувала кварк-глюонна плазма — перша матерія, що з’явилася буквально через 0,00001 секунди після гіпотетичного виникнення нашого світу і проіснувала в ньому буквально частку секунди.

Гарна історія. Однак вона подобається не всім вченим.

Поступово астрофізики почали приходити до ідеї космологічної інфляції — раннього періоду експоненційного розширення, що передував Великому вибуху. Тут і починається те «найцікавіше», про що ми писали вище.

На думку вчених, які підтримують ідею космологічної інфляції, Великий вибух не був відправною точкою, після якої зародився Всесвіт. Всесвіт існував вічно у вигляді суцільної енергії, і під словом «вічно» вони мають на увазі саме вічно — тобто якоїсь початкової точки нашого світу справді може не бути.

Великий вибух порушив цей постійний стан і став початком нашого світу, того Всесвіту, який ми бачимо і можемо дослідити безпосередньо. Все, що було до нього, залишається недоступним для нас і, найімовірніше, таким і залишиться.

«Можливо, у Всесвіту не було початкового моменту, і ми можемо жити в так званому Всесвіті, який вічно роздмухується, який експоненційно розширювався ще до того, що ми називаємо Великим вибухом. Математично це здається найімовірнішим сценарієм», — пояснює Чанда Прескод-Вайнштейн, астрофізик з Університету Нью-Гемпшира.

Нове дослідження астрофізиків Санні Вагноцці та Аві Леба — це ще одне цікаве припущення, яке повністю суперечить усьому, що ми знаємо про появу Всесвіту. У своїй роботі Великий вибух вони називають Великим відскоком, а наш світ, яким ми його бачимо, виник не з сингулярності, а є проміжним етапом між попередньою космологічною фазою та наступним етапом.

На думку Вагноцці, різке розширення Всесвіту, яке характеризує так зване дитинство Всесвіту, коли наш світ експоненційно збільшувався на всі боки, можна спокійно виключити з рівняння зародження нашого світу. Вчені припускають, що Всесвіт міг стати таким, яким він є зараз, унаслідок звичайного розширення — саме тому їхня гіпотеза «виключає» Великий вибух як такий, називаючи його Великим відскоком.

Для підтвердження свого припущення вчені пропонують додатково вивчити реліктове випромінювання, щоб знайти сліди молодого Всесвіту, які б підказали нам історію його еволюції. На жаль, наявні інструменти не дозволяють нам це зробити — запущений Європейським космічним агентством зонд Planck, який вивчає космічний фон, «бачить» не так глибоко, як це необхідно для підтвердження чи спростування гіпотези.

Леб зазначає, що зараз у нас є «горизонт» — Великий вибух, момент, коли Всесвіт почав розширюватися. Що було до цього — ніхто не знає. Знайти відповідь нам можуть допомогти нейтрино — примарні частинки без заряду та майже без маси, що рухаються майже зі швидкістю світла. Вони є найчисленнішими частинками у Всесвіті — щосекунди крізь наше тіло проходить близько 100 мільярдів нейтрино, причому багато них з’явилися практично за мить після Великого вибуху (або відскоку).

Проте з нейтрино є одна проблема — вони практично не взаємодіють із матерією і рухаються на близькосвітловій швидкості, через що вловлювати та вивчати їх украй проблематично.

Тому Вагноцці та Леб пропонують вивчати гравітони — гіпотетичні безмасові частки, які беруть участь у гравітаційній взаємодії.

«Всесвіт допускає існування гравітонів аж до раннього моменту, що простежується відомою фізикою, коли температура [Всесвіту] була максимально можливою. Правильне розуміння того, що було до цього, вимагає робочої теорії квантової гравітації, якої ми не маємо», — каже Леб.

Вони вважають, що гравітони пропонують нам ідеальний тест: теоретично, якщо ці частинки існують, вони мали сформувати так званий космічний гравітоновий фон (КГФ). Однак теорія Великого вибуху не допускає існування КГФ, оскільки експоненційне розширення Всесвіту розбило б його настільки, що його неможливо було б виявити. Якщо ж ученим вдасться довести його існування, це буде ідеальним доказом їхньої гіпотези та спростуванням теорії Великого вибуху.

На жаль, зараз подібну перевірку провести неможливо, оскільки для виявлення КГФ нам потрібно вловити високочастотні гравітаційні хвилі із частотою близько 100 ГГц. Сучасні технології не дозволяють нам уловлювати подібні космічні коливання, однак у майбутньому, за словами вчених, перевірити їхню гіпотезу цілком реально.

Якщо вона виявиться правильною, нам доведеться переглянути все, що ми знаємо про наш Всесвіт. Безперечно, це буде цікавий час.

Другие новости

Всі новини