빅뱅 우주 모형에 따르면, 우주는 우주의 모든 물질과 에너지가 확대되기 시작한 138 억 년 전에 시작되었습니다. 이 "우주 팽창"기간은 우주의 대규모 구조를 설명하고 우주와 우주 마이크로파 배경 (CMB)이 모든 방향에서 대체로 균일하게 나타나는 이유로 여겨집니다.
그러나 현재까지 우주 팽창 시나리오를 증명하거나 대안 이론을 배제 할 수있는 증거는 발견되지 않았다. 그러나 하버드 대학교 (Harvard University)와 하버드-스미소니언 천문 물리학 센터 (CfA)의 천문학 자 팀에 의한 새로운 연구 덕분에 과학자들은 빅뱅 우주 모델의 핵심 부분 중 하나를 테스트하는 새로운 수단을 가질 수 있습니다.
“원시 전력 스펙트럼에서 인플레이션에 대한 대안의 고유 지문”이라는 제목의 논문은 최근에 온라인으로 게재되었으며 실제 검토 서한. 이 연구는 하버드 대학교의 수석 강사이자 하버드 대학교의 천문학 교수 인 Frank D. Baird의 Xingang Chen과 Abraham Loeb와 하버드 대학교의 물리학과 박사 후 연구원 인 Zhong-Zhi Xianyu가 수행했습니다.
물리 우주론에서 우주 인플레이션 이론은 10에서-36 빅뱅 이후 몇 초 만에 모든 물질과 에너지가 집중된 특이성이 확대되기 시작했습니다. 이“인플레이션 시대”는 10 년까지 지속 된 것으로 여겨집니다-33 ~ 10-32 빅뱅 후 몇 초; 그 후 우주는 더 천천히 팽창하기 시작했습니다. 이 이론에 따르면, 우주의 초기 팽창은 빛의 속도보다 빠르다.
그러한 시대가 존재했다는 이론은 우주 론자들에게 유용하다. 왜냐하면 우주는 서로 매우 먼 지역에서 왜 거의 같은 조건을 가지고 있는지 설명 할 수 있기 때문이다. 기본적으로, 우주가 우리가 현재 관찰 할 수있는 것보다 더 크게 팽창 한 작은 공간에서 비롯된 경우, 우주의 대규모 구조가 왜 거의 균일하고 균질한지를 설명 할 것입니다.
그러나 이것은 결코 우주가 어떻게 생겨 났는지에 대한 유일한 설명이 아니며, 그것들을 위조하는 능력은 역사적으로 부족했습니다. 아브라함 로브 교수가 스페이스 매거진에게 이메일을 통해
“우주 내에서 구조의 많은 관측 된 속성이 인플레이션 시나리오와 일치하지만 인플레이션 모델이 너무 많아이를 반증하기가 어렵습니다. 인플레이션은 또한 일어날 수있는 모든 일이 무한한 횟수로 일어날 수있는 다우주의 개념으로 이어졌으며, 이러한 이론은 전통적인 물리학의 상표 인 실험을 통해 위조하는 것은 불가능합니다. 현재 인플레이션을 포함하지 않는 경쟁 시나리오가 있는데,이 시나리오에서 우주는 먼저 빅뱅에서 시작하는 대신 수축하고 튀어 오릅니다. 이러한 시나리오는 현재의 인플레이션 관측치와 일치 할 수 있습니다.”
연구를 위해 Loeb와 그의 동료들은 대안 시나리오와 인플레이션을 구별하는 모델 독립적 인 방법을 개발했습니다. 본질적으로, 그들은 원시 우주의 거대한 들판이 초기 우주의 규모를 시간의 함수로 직접 기록하는 양자 변동과 밀도 변동을 경험할 것을 제안합니다. 즉, 그들은 일종의“우주의 표준 시계”처럼 행동 할 것입니다.
그들은이 분야에서 나올 것으로 예상되는 신호를 측정함으로써 우주 론자들은 초기 우주의 수축 또는 확장 단계에서 밀도의 변화가 시드되었는지 알 수 있다고 가정한다. 이를 통해 우주적 인플레이션에 대한 대안 (예 : Big Bounce 시나리오)을 효과적으로 배제 할 수 있습니다. 로브가 설명했듯이 :
“대부분의 시나리오에서 초기 우주에 거대한 분야가있는 것은 당연합니다. 특정 공간 규모의 거대한 장에서의 섭동은 잠재적 우물에서 올라가거나 내려 오는 공처럼 시간에 따라 진동하며, 여기서 질량은 진동의 주파수를 결정합니다. 그러나 섭동의 진화는 또한 고려중인 공간 규모와 배경 규모 요인 (일반적인 인플레이션 모델에서는 기하 급수적으로 증가하지만 계약 모델에서는 감소 함)에 의존합니다.”
로브 교수는 이러한 섭동은 우주 잡지의 천문학 자들이 관찰 한 밀도 변화의 원인이 될 것이라고 말했다. 이러한 변화의 형태는 배경 우주, 특히 천문학 자들이 구별 할 수있는 팽창 또는 수축 여부를 관찰함으로써 결정될 수 있습니다.
로브는“제 은유에서 우주의 스케일 팩터는 시계가 눈금을 남길 때 테이프를 당기는 속도에 영향을 미치고 있습니다. "우리가 예측하는 새로운 신호는 우주의 비 균일 성 수준이 공간적 규모에 따라 어떻게 변하는 지에 각인되었습니다."
요컨대 Loeb와 그의 동료들은 현재 계측기를 사용하여 측정 할 수있는 잠재적 인 신호를 식별했습니다. 여기에는 ESA와 같은 우주 마이크로파 배경 (CMB)을 연구 한 사람들이 포함됩니다. 플랑크 우주 관측소 – 그리고 은하 측량을하고있는 것 – 슬론 디지털 스카이 측량, VLT 측량 망원경, 잠자리 망원경 등
이전 연구에서, 원시 우주에서의 밀도 변화는 비 가우시안 (non-Gaussianities)의 증거를 찾아서 검출 할 수 있다고 제안되어 왔는데, 이것은 물리량 측정을위한 가우스 함수 추정치 (이 경우 CMB)의 보정입니다. 그러나 로브가 말한 것처럼 아직까지도 탐지되지 않았습니다.
“새로운 진동 신호는 원시 밀도 섭동 (일반적으로 우주 마이크로파 배경 [CMB] 또는 은하 조사에서 측정 됨)의 전력 스펙트럼에있는 반면, 문헌의 이전 제안은 비 가우시안 관련 효과와 관련이있었습니다. 측정하기가 어렵고 아직 감지되지 않았습니다. 우리의 논문에 제시된 결과는 CMB 이방성 및 은하 조사에 대한 새로운 관측에 의해 확장 된 데이터 세트가 수집됨에 따라 매우시의 적절합니다.”
우리 우주가 어떻게 시작되었는지 이해하는 것이 아마도 과학과 우주론에서 가장 근본적인 질문 일 것입니다. 이 방법을 적용함으로써, 우주가 어떻게 시작되었는지에 대한 대안적인 설명이 배제 될 수 있다면, 시간, 공간 및 생명 자체의 기원을 결정하는 데 한 걸음 더 다가 갈 것입니다. “우리는 어디에서 왔습니까?”라는 질문 “어떻게 시작 했나요?” 마침내 결정적인 답을 얻을 수 있습니다!
