kosmologi
oväntade hotspots i cosmic microwave background (CMB) kunde ha producerats av svarta hål som förångades före Big Bang. Så säger en trio av forskare som leds av matematisk fysiker Roger Penrose i ett papper som presenterar nya bevis för att vårt universum bara är ett steg i en potentiellt oändlig cykel av kosmisk utrotning och återfödelse. Andra forskare är dock fortfarande skeptiska att mikrovågsbakgrunden verkligen innehåller tecken från en tidigare “aeon”.
enligt standardkosmologi genomgick universum en mycket kort men exceptionellt intensiv expansion strax efter Big Bang. Denna period av” inflation ” skulle ha strykat eventuella oegentligheter i det tidiga universums struktur, vilket ledde till det mycket enhetliga kosmos som vi observerar omkring oss.
Penrose, baserad vid University of Oxford , har emellertid utvecklat en rivaliserande teori som kallas “konform cyklisk kosmologi” (CCC) som innebär att universum blev enhetligt före, snarare än efter, Big Bang. Tanken är att universum cyklar från en aeon till nästa, varje gång börjar oändligt små och ultralätta innan de expanderar och genererar klumpar av materia. Den saken sugs så småningom upp av supermassiva svarta hål, som på mycket lång sikt försvinner genom att kontinuerligt avge Hawking-strålning. Denna process återställer enhetlighet och sätter scenen för nästa Big Bang.
förlora massa
CCC har mött skepsis från många kosmologer sedan de lades fram 2005, inte minst för att matchningen av ett oändligt stort universum i en aeon med en oändligt liten i nästa kräver att alla partiklar förlorar sin massa när universum blir mycket gammalt. Men 2010 hävdade Penrose och Vahe Gurzadyan från Yerevan Physics Institute i Armenien att de hade hittat bevis för att stödja CCC i form av ringar med enhetlig temperatur inom CMB. Dessa ringar, tanken gick, skulle vara signaturen i vår aeon av sfäriskt utsända gravitationsvågor genererade genom att kollidera svarta hål i föregående aeon.
paret hittade sådana ringar i data från NASAs Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), samtidigt som de hävdade att de inte såg något sådant mönster i (standard) simuleringar av CMB som de hade utfört. Andra grupper hävdade emellertid att simuleringar faktiskt innehöll ringar – när de hade modifierats för att ta hänsyn till fördelningen av heta och kalla fläckar vid olika vinkelskalor som ses i den verkliga CMB och som förutses av inflationsfysik.
Undeterred, Penrose har nu publicerat en annan typ av bevis till stöd för CCC. I stället för ringar med nära enhetlig temperatur har han istället identifierat fläckar inom CMB som är mycket varmare än den omgivande regionen. Tanken är att dessa hotspots kan bero på den (huvudsakligen elektromagnetiska) strålningen som avges under Hawking-förångningen av supermassiva svarta hål i föregående aeon.
Hawking points
Penrose säger att även om de ursprungligen var mycket svaga, skulle dessa utsläpp ha koncentrerats i vår egen aeon till fläckar med enorma mängder energi som han och hans kollegor kallar Hawking points. Den koncentrationen uppstår, förklarar han, för”universum tappar reda på hur stort det är vid övergången mellan eoner”. Hawking-punkterna skulle då ha sträckt sig under det tidiga universum och bildat cirkulära fläckar med en diameter på himlen ungefär fem gånger månens.
i ett förtryck som nyligen laddats upp till arXiv – servern rapporterar Penrose och två kollegor – Daniel An från SUNY Maritime College i USA och Krzysztof Meissner vid Warszawas universitet i Polen-skur CMB-data från Europeiska rymdorganisationens Planck-satellit för hotspots i olika storlekar och analyserar hur snabbt mikrovågstemperaturen sjunker runt dem jämfört med fläckar i 1000 simulerade kartor över CMB. De fann att i och runt små fläckar hade inte en enda simulerad karta högre temperaturgradienter än den verkliga kosmos – med temperaturvariationerna i det senare fallet var ungefär en storleksordning högre (cirka 3 kcal 10-4 K) än CMB-genomsnittet.
starkt stöd
enligt Penrose ger denna skillnad mellan reala och simulerade data starkt stöd för CCC över inflationen. “Vi välkomnar verkligen försök att förklara dessa observationer i termer av för närvarande accepterade modeller”, säger han, “men vi tror att det kommer att bli svårt om inte radikalt nya tankar kommer fram”.
universum kan fångas i en slinga och en naturlig kärnreaktor
vissa andra fysiker är dock inte övertygade. James Zibin från University of British Columbia i Kanada påpekar att forskare har granskat CMB i flera år och har inte hittat några bevis för särskilt heta fläckar (även om de har identifierat en avvikande kall patch). Han räknar också med att Penrose och kollegor har misslyckats med att redogöra för “look elsewhere” – effekten och hävdar att eftersom de hittade de hetaste platserna i det verkliga i motsats till simulerade data i bara 2 av 40 tester (med fokus på olika storlekar av spot och CMB gränsregion varje gång) chanserna att ha blivit offer för en statistisk fluke droppe från 1 i 1000 till så låg som 1 i 50.
Douglas Scott, en kollega till Zibin i British Columbia, är också skeptisk. Han beskriver papperet som” mycket förvirrat och svårt att följa ” och är försiktig med vad han ser som en potentiellt oändlig serie försök att hitta ovanliga funktioner i CMB. “Självklart, om någon kunde visa att något specifikt mönster på mikrovågshimlen var ett bevis på att universum genomgick en serie cykler så skulle det vara spektakulärt spännande”, säger han. “Men det här dokumentet saknar mycket att göra det.”
