Kosmologia

nieoczekiwane gorące punkty w kosmicznym mikrofalowym tle (CMB) mogły być wytwarzane przez czarne dziury wyparowujące przed Wielkim Wybuchem. Tak mówi trio naukowców pod przewodnictwem fizyka matematycznego Rogera Penrose ‘ a w artykule przedstawiającym nowe dowody na to, że nasz wszechświat jest tylko jednym etapem potencjalnie nieskończonego cyklu kosmicznego wymierania i odrodzenia. Inni badacze pozostają jednak sceptyczni, że mikrofalowe tło naprawdę zawiera znaki z poprzedniego “aeona”.

zgodnie ze standardową kosmologią wszechświat przeszedł bardzo krótką, ale wyjątkowo intensywną ekspansję tuż po Wielkim Wybuchu. Ten okres “inflacji” wyeliminowałby wszelkie nieprawidłowości w strukturze wczesnego wszechświata, prowadząc do bardzo jednolitego kosmosu, który obserwujemy wokół siebie.

jednak Penrose, z Uniwersytetu w Oksfordzie, opracował konkurencyjną teorię znaną jako” conformal cyclic cosmology ” (CCC), która zakłada, że wszechświat stał się jednolity przed, a nie po Wielkim Wybuchu. Chodzi o to, że wszechświat cykluje się z jednego eona do drugiego, za każdym razem zaczynając od nieskończenie małych i ultra-gładkich, zanim rozszerzy się i wygeneruje kępy materii. Materia ta zostaje w końcu zasysana przez supermasywne czarne dziury, które w bardzo długim okresie znikają poprzez ciągłe emitowanie promieniowania Hawkinga. Proces ten przywraca jednolitość i ustawia scenę dla następnego wielkiego wybuchu.

utrata masy

CCC spotkała się z sceptycyzmem wielu kosmologów od czasu przedstawienia go w 2005 roku, nie tylko dlatego, że dopasowanie nieskończenie dużego wszechświata w jednym eonie z nieskończenie Małym w następnym wymaga, aby wszystkie cząstki straciły masę, gdy wszechświat się bardzo starzeje. Jednak w 2010 Penrose i Vahe Gurzadyan z Instytutu Fizyki w Erywaniu w Armenii stwierdzili, że znaleźli dowody na poparcie CCC w postaci pierścieni o jednolitej temperaturze w CMB. Te pierścienie, pomysł poszedł, byłby podpis w naszym aeonie sferycznie emitowanych fal grawitacyjnych generowanych przez zderzenie czarnych dziur w poprzednim aeonie.

para znalazła takie pierścienie w danych z sondy anizotropii mikrofalowej Wilkinson (WMAP) NASA, twierdząc jednocześnie, że nie widzieli takiego wzoru w (standardowych) symulacjach CMB, które przeprowadzili. Inne grupy twierdziły jednak, że symulacje rzeczywiście zawierały pierścienie – po ich modyfikacji, aby uwzględnić rozkład gorących i zimnych punktów w różnych skalach kątowych, które są widoczne w prawdziwym CMB i które są przewidywane przez fizykę inflacyjną.

Zamiast pierścieni o zbliżonej temperaturze, zamiast tego zidentyfikował plamy w CMB, które są znacznie gorętsze niż otaczający region. Chodzi o to, że te gorące punkty mogą być spowodowane (głównie elektromagnetycznym) promieniowaniem wydzielanym podczas parowania supermasywnych czarnych dziur w poprzednim aeonie.

Hawking points

Penrose mówi, że chociaż początkowo bardzo słabe, te emisje byłyby skoncentrowane w naszym własnym aeonie w miejsca z ogromnymi ilościami energii, które on i jego koledzy nazywają Hawking points. Ta koncentracja następuje, wyjaśnia, ponieważ “wszechświat traci świadomość tego, jak duży jest w momencie przejścia między eonami”. Punkty Hawkinga rozciągały się wtedy we wczesnym Wszechświecie, tworząc okrągłe plamy o średnicy na niebie około pięć razy większej niż Księżyc.

Penrose wraz z dwoma kolegami – Danielem anem z SUNY Maritime College w USA i Krzysztofem Meissnerem z Uniwersytetu Warszawskiego – w preprincie przesłanym niedawno na serwer arXiv-zgłębiają dane CMB z satelity Planck Europejskiej Agencji Kosmicznej w poszukiwaniu gorących punktów o różnych rozmiarach i analizują, jak szybko temperatura mikrofalowa spada wokół nich w porównaniu z plamami na 1000 symulowanych mapach CMB. Odkryli, że w małych miejscach i wokół nich żadna symulowana mapa nie miała większych gradientów temperatury niż rzeczywisty kosmos – przy czym zmiany temperatury w tym drugim przypadku były o rząd wielkości wyższe (około 3×10-4 K) niż średnia CMB.

mocne poparcie

według Penrose ‘ a ta rozbieżność między rzeczywistymi i symulowanymi danymi zapewnia silne poparcie dla CCC nad inflacją. “Z pewnością cieszymy się z prób wyjaśnienia tych obserwacji w kategoriach obecnie akceptowanych modeli”, mówi,”ale uważamy, że będzie to trudne, jeśli nie pojawią się radykalnie nowe pomysły”.

wszechświat może zostać zapętlony i naturalny reaktor jądrowy

niektórzy inni fizycy pozostają jednak nieprzekonani. James Zibin z University of British Columbia w Kanadzie zwraca uwagę, że naukowcy od lat badają CMB i nie znaleźli żadnych dowodów na szczególnie gorące punkty (chociaż zidentyfikowali jedną anomalną zimną plamę). Uważa również, że Penrose i współpracownicy nie uwzględnili efektu “szukaj gdzie indziej”, argumentując, że ponieważ znaleźli najgorętsze miejsca w rzeczywistości, w przeciwieństwie do symulowanych danych w zaledwie 2 z 40 testów (koncentrując się na różnych rozmiarach plamki i obszaru granicznego CMB za każdym razem), szanse na padnięcie ofiarą statystycznego spadku fuksu z 1 na 1000 do tak niskiego, jak 1 na 50.

sceptyczny jest również Douglas Scott, kolega Zibina z Kolumbii Brytyjskiej. Opisując pracę jako” bardzo zagmatwaną i trudną do naśladowania”, jest nieufny wobec tego, co postrzega jako potencjalnie niekończącą się serię prób znalezienia niezwykłych cech w CMB. “Oczywiście, jeśli ktoś mógłby pokazać, że jakiś konkretny wzór na niebie mikrofalowym był dowodem na to, że wszechświat przeszedł serię cykli, to byłoby to spektakularnie ekscytujące”, mówi. “Ale ta gazeta nie jest w stanie tego zrobić.”