Согласно новому исследованию, самые ранние зачатки структур могли быть заложены гравитационными волнами, циркулировавшими в зарождающейся Вселенной.
Космологи подозревают, что чрезвычайно ранняя вселенная пережила период исключительно быстрого расширения. Это событие, известное как инфляция, расширило вселенную по меньшей мере в 10^60 раз менее чем за секунду. Энергией этого события стал новый ингредиент в космосе, известный как инфлатон, странное квантовое поле, которое набирало обороты, приводило в движение инфляцию, а затем исчезало.
Инфляция не просто сделала вселенную большой. Она также заложила семена первых структур. Она сделала это, взяв квантовую пену, субатомные флуктуации в самом пространстве-времени, и расширив их вместе со всем остальным. Медленно, со временем, эти флуктуации росли, и сотни миллионов лет спустя они стали первыми звездами и галактиками, в конечном итоге приведя к крупнейшей структуре во вселенной, космической паутине.
Но тайны остаются. Мы не знаем, что такое инфлатон, что его питало, почему он выключился, когда это произошло. И у нас нет убедительных доказательств того, что инфляция действительно произошла.
Поэтому исследователи всегда ищут альтернативы, особенно те, которые не задействуют какой-то новый и таинственный ингредиент. В недавней статье группа астрофизиков описывает модель, в которой происходит инфляция, приводящая к крупномасштабной структуре Вселенной, и все это без инфлатона.
Модель, описанная исследователями, разворачивается на фоне расширяющейся Вселенной, которая ускоряется в своем расширении, как и современная Вселенная. В этой расширяющейся Вселенной квантовая пена испускает гравитационные волны. Эти ряби в пространстве распространяются наружу, сталкиваясь друг с другом и усиливаясь.
Гравитационные волны обычно не могут создавать структуры сами по себе, но исследователи обнаружили, что в некоторых особых случаях гравитационные волны могут усиливать друг друга именно таким образом. Когда это происходит, отпечатки, которые они оставляют в пространстве, почти одинаковы в самых разных масштабах длины.
Это именно то, что космологи наблюдают в космическом микроволновом фоне, остаточном свете ранней Вселенной. Это излучение содержит слабый отпечаток отголосков инфляции, и оно показывает, что что бы ни заложило семена структуры, оно должно было иметь такой узор.
Существуют небольшие различия между типами структур, созданных в этом сценарии инфляции без инфляции и традиционной инфляции. В этой первой статье исследователи еще не подсчитали, насколько сильны эти различия, но важным следующим шагом будет изучение наблюдаемых последствий этой модели и выяснение того, стоит ли ее исследовать дальше.
