kozmológia

a kozmikus mikrohullámú háttér (CMB) váratlan forró pontjait az Ősrobbanás előtt elpárologtató fekete lyukak hozhatták létre. Ezt mondja Roger Penrose matematikai fizikus által vezetett tudósok hármasa egy tanulmányban, amely új bizonyítékokat mutat be arról, hogy univerzumunk csak egy szakasza a kozmikus kihalás és újjászületés potenciálisan végtelen ciklusának. Más kutatók azonban továbbra is szkeptikusak abban, hogy a mikrohullámú háttér valóban tartalmaz-e egy korábbi “aeon”jeleit.

a standard kozmológia szerint az univerzum nagyon rövid, de kivételesen intenzív táguláson ment keresztül közvetlenül az ősrobbanás után. Ez az “infláció” időszak kiegyenlítette volna a korai Univerzum szerkezetében fellépő szabálytalanságokat, ami a körülöttünk megfigyelt nagyon egységes kozmoszhoz vezetett.

azonban Penrose, székhelye a Oxfordi Egyetem, kifejlesztett egy rivális elméletet, amelyet “konform ciklikus kozmológiának” (CCC) neveznek, amely azt állítja, hogy az univerzum egyenletessé vált az Ősrobbanás előtt, nem pedig után. Az elképzelés az, hogy az univerzum az egyik eónról a másikra ciklizál, minden alkalommal végtelenül kicsiből és ultrasimából indul ki, mielőtt kibővülne és anyagcsomókat hozna létre. Ezt az anyagot végül szupermasszív fekete lyukak szívják fel, amelyek nagyon hosszú távon eltűnnek a Hawking-sugárzás folyamatos kibocsátásával. Ez a folyamat visszaállítja az egységességet, és megteremti a következő Ősrobbanás színpadát.

tömegvesztés

a CCC számos kozmológus szkepticizmusával találkozott a 2005-ös előterjesztés óta, nem utolsósorban azért, mert az egyik eón végtelenül nagy univerzumának és a következőben végtelenül kicsi univerzumának összekapcsolása megköveteli, hogy minden részecske elveszítse tömegét, amikor az univerzum nagyon öreg lesz. 2010-ben azonban Penrose és Vahe Gurzadyan az Örményországi Jereván fizikai intézetből azt állították, hogy bizonyítékot találtak a CCC alátámasztására a CMB-n belüli egyenletes hőmérsékletű gyűrűk formájában. Ezek a gyűrűk, az ötlet ment, lenne az aláírás a mi eón gömb alakú kibocsátott gravitációs hullámok által generált ütköző fekete lyukak az előző aeon.

a pár ilyen gyűrűket talált a NASA Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) adataiban, ugyanakkor azt állították, hogy nem láttak ilyen mintát a CMB (standard) szimulációiban. Más csoportok azonban azzal érveltek, hogy a szimulációk valóban tartalmaztak gyűrűket – miután módosították őket, hogy figyelembe vegyék a meleg és hideg foltok eloszlását különböző szögskálákon, amelyek a valódi CMB-ben láthatók, és amelyeket az inflációs fizika előre jelez.

a Penrose most másfajta bizonyítékot tett közzé a CCC alátámasztására. A közel egyenletes hőmérsékletű gyűrűk helyett ehelyett a CMB-n belül olyan foltokat azonosított, amelyek sokkal melegebbek, mint a környező régió. Az ötlet az, hogy ezek a forró pontok az előző Aeon szupermasszív fekete lyukainak Hawking-párolgása során kibocsátott (főleg elektromágneses) sugárzásnak tudhatók be.

Hawking points

Penrose azt mondja, hogy bár eredetileg nagyon gyenge volt, ezek a kibocsátások a saját aeon-ban koncentrálódtak volna olyan hatalmas energiájú foltokba, amelyeket ő és kollégái Hawking-pontoknak neveznek. Ez a koncentráció jön létre, magyarázza, mert “az univerzum elveszíti a nyomát annak, hogy mekkora az aeonok közötti átmenetnél”. A Hawking-pontok ezután a korai Univerzum során megnyúltak volna, kör alakú foltokat képezve, amelyek átmérője az égen körülbelül ötször akkora, mint a Holdé.

az arXiv szerverre nemrég feltöltött preprintben Penrose és két kollégája – Daniel An, Az egyesült államokbeli SUNY Tengerészeti Főiskola és Krzysztof Meissner, a lengyelországi Varsói Egyetem munkatársa – arról számoltak be, hogy az Európai Űrügynökség Planck műholdjának CMB adatait kutatják különböző méretű forró pontok után, és elemzik, hogy a mikrohullámú hőmérséklet milyen gyorsan csökken körülöttük a CMB 1000 szimulált térképének foltjaihoz képest. Megállapították, hogy a kis foltokban és környékén egyetlen szimulált térképen sem volt magasabb hőmérsékleti gradiens, mint a valódi kozmoszban – az utóbbi esetben a hőmérséklet-változások körülbelül nagyságrenddel magasabbak (mintegy 3 60-4 k), mint a CMB átlag.

erős háttér

Penrose szerint ez a különbség a valós és a szimulált adatok között erős támogatást nyújt a CCC-nek az inflációhoz képest. “Minden bizonnyal Üdvözöljük azokat a kísérleteket, amelyek ezeket a megfigyeléseket a jelenleg elfogadott modellekkel magyarázzák” – mondja, “de úgy gondoljuk, hogy ez nehéz lesz, hacsak radikálisan új ötletek nem merülnek fel”.

az univerzum egy hurokba és egy természetes atomreaktorba kerülhet

néhány más fizikus azonban továbbra sem meggyőző. James Zibin, a kanadai British Columbia Egyetem kutatója rámutat, hogy a tudósok évek óta vizsgálják a CMB-t, és nem találtak bizonyítékot a különösen forró pontokra (bár azonosítottak egy rendellenes hidegfoltot). Azt is figyelembe veszi, hogy Penrose és kollégái nem vették figyelembe a” máshol ” hatást, azzal érvelve, hogy mivel a valós, szemben a szimulált adatokkal, csak 2-ből 40 tesztben találták meg a legforróbb foltokat (a különböző méretű foltokra és a CMB határrégióra összpontosítva minden alkalommal), annak esélye, hogy egy statisztikai fluke áldozata lett 1: 1000-ről olyan alacsonyra, mint 1: 50.

Douglas Scott, a Zibin munkatársa a British Columbia-ban szintén szkeptikus. Leírja a papír, mint “nagyon zavaros és nehéz követni”, ő óvatos, amit lát, mint egy potenciálisan soha véget nem érő kísérletsorozatot találni szokatlan funkciók a CMB. “Nyilvánvaló, hogy ha valaki meg tudná mutatni, hogy a mikrohullámú égbolt valamilyen sajátos mintázata bizonyítja, hogy az univerzum ciklusok sorozatán ment keresztül, akkor az látványosan izgalmas lenne” – mondja. “De ez a papír nagyon elmarad ettől.”