Cosmology

onverwachte hotspots in de kosmische microgolfachtergrond (CMB) kunnen ontstaan door verdamping van zwarte gaten voor de oerknal. Dat zegt een drietal wetenschappers onder leiding van wiskundig natuurkundige Roger Penrose in een paper met nieuw bewijs dat ons universum slechts één fase is in een potentieel oneindige cyclus van kosmische uitsterving en wedergeboorte. Andere onderzoekers blijven echter sceptisch dat de microgolfachtergrond echt tekens van een vorige “aeon”bevat.Volgens de standaard kosmologie onderging het heelal een zeer korte maar uitzonderlijk intense expansie vlak na de oerknal. Deze periode van” inflatie ” zou alle onregelmatigheden in de structuur van het vroege universum hebben gladgestreken, wat leidde tot de zeer uniforme kosmos die we om ons heen waarnemen.Echter, Penrose, gebaseerd aan de Universiteit van Oxford , heeft een rivaliserende theorie ontwikkeld die bekend staat als “conformal cyclic cosmology” (CCC) die stelt dat het universum uniform werd vóór, in plaats van na, de Big Bang. Het idee is dat het universum cycli van de ene Eon naar de volgende, elke keer te beginnen oneindig klein en ultra-glad alvorens uit te breiden en het genereren van klontjes van materie. Die materie wordt uiteindelijk opgezogen door superzware zwarte gaten, die op zeer lange termijn verdwijnen door voortdurend Hawking straling uit te zenden. Dit proces herstelt de uniformiteit en zet het podium voor de volgende oerknal.Het verliezen van massa

CCC heeft sinds 2005 scepticisme ondervonden van vele kosmologen, niet in de laatste plaats omdat de matching van een oneindig groot universum in het ene Eon met een oneindig klein universum in het volgende vereist dat alle deeltjes hun massa verliezen wanneer het universum erg oud wordt. In 2010 beweerden Penrose en Vahe Gurzadyan van het Yerevan Physics Institute in Armenië echter dat zij bewijs hadden gevonden om CCC te ondersteunen in de vorm van ringen van uniforme temperatuur binnen de CMB. Die ringen, zo ging het idee, zouden de signatuur zijn in onze aeon van sferisch uitgezonden gravitatiegolven gegenereerd door botsende zwarte gaten in de vorige aeon.

het paar vond zulke ringen in gegevens van NASA ‘ s Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), terwijl ze tegelijkertijd beweerden dat ze geen dergelijk patroon zagen in (standaard) simulaties van de CMB die ze hadden uitgevoerd. Andere groepen betoogden echter dat simulaties inderdaad ringen bevatten – nadat ze waren aangepast om rekening te houden met de verdeling van warme en koude plekken op verschillende hoekschalen die in de echte CMB te zien zijn en die worden voorspeld door de inflatoire fysica.

niet afgekeurd, heeft Penrose nu een ander soort bewijs gepubliceerd ter ondersteuning van CCC. In plaats van ringen van bijna uniforme temperatuur, heeft hij in plaats daarvan vlekken in de CMB geïdentificeerd die veel heter zijn dan de omliggende regio. Het idee is dat deze hot spots te wijten zijn aan de (voornamelijk elektromagnetische) straling die vrijkomt tijdens de Hawking verdamping van superzware zwarte gaten in de vorige aeon.

Hawking points

Penrose zegt dat hoewel oorspronkelijk zeer zwak, deze emissies geconcentreerd zouden zijn in onze eigen aeon in plekken met enorme hoeveelheden energie die hij en zijn collega ‘ s Hawking points noemen. Die concentratie komt tot stand, legt hij uit, omdat “het universum bij de overgang tussen eonen uit het oog verliest hoe groot het is”. De Hawking-punten zouden zich dan tijdens het vroege heelal hebben uitgerekt, en cirkelvormige plekken hebben gevormd met een diameter aan de hemel die ongeveer vijf keer zo groot is als die van de maan.In een preprint die onlangs is geüpload naar de arXiv – server, melden Penrose en twee collega ‘ s – Daniel An van het SUNY Maritime College in de VS en Krzysztof Meissner van de Universiteit van Warschau in Polen-dat CMB-gegevens van de Planck-satelliet van het Europees Ruimteagentschap worden doorzocht op hotspots van verschillende grootte en dat wordt geanalyseerd hoe snel de microgolftemperatuur om hen heen daalt ten opzichte van plekken in 1000 gesimuleerde kaarten van de CMB. Ze vonden dat in en rond kleine plekjes, geen enkele gesimuleerde kaart hogere temperatuurgradiënten had dan de echte kosmos – met de temperatuurvariaties in het laatste geval ongeveer een orde van grootte hoger (ongeveer 3×10-4 K) dan het CMB gemiddelde.

sterke ondersteuning

volgens Penrose biedt dit verschil tussen reële en gesimuleerde gegevens een sterke ondersteuning voor CCC over inflatie. “We zijn zeker blij met pogingen om deze waarnemingen uit te leggen in termen van momenteel aanvaarde modellen,” zegt hij, “maar we denken dat dit moeilijk zal zijn, tenzij radicaal nieuwe ideeën naar voren komen”.

het heelal kon in een kringloop worden gevangen en een natuurlijke kernreactor

sommige andere fysici zijn echter niet overtuigd. James Zibin van de Universiteit van British Columbia in Canada wijst erop dat wetenschappers de CMB al jaren onderzoeken en geen bewijs hebben gevonden voor bijzonder hot spots (hoewel ze een abnormale koude patch hebben geïdentificeerd). Hij denkt ook dat Penrose en collega ‘ s hebben nagelaten om rekening te houden met de “look elsewhere” effect, met het argument dat omdat ze de heetste plekken in de echte In tegenstelling tot gesimuleerde gegevens in slechts 2 van de 40 tests (waarbij de nadruk op verschillende grootte van de vlek en CMB grensgebied elke keer) de kans op het slachtoffer van een statistische fluke daling van 1 op 1000 tot zo laag als 1 op 50.Douglas Scott, een collega van Zibin aan British Columbia, is ook sceptisch. Hij beschrijft het artikel als “zeer verward en moeilijk te volgen” en is op zijn hoede voor wat hij ziet als een potentieel nooit eindigende reeks pogingen om ongewone kenmerken in de CMB te vinden. “Natuurlijk, als iemand kon aantonen dat een specifiek patroon op de microgolfhemel een bewijs was dat het universum een reeks cycli onderging, dan zou dat spectaculair spannend zijn,” zegt hij. “Maar dit artikel schiet daar erg tekort in.”