Согласно новому исследованию, самые ранние зачатки структур могли быть заложены гравитационными волнами, распространявшимися в зарождающейся Вселенной. Космологи сильно подозревают, что на заре существования Вселенная переживала период исключительно быстрого расширения. Это событие, известное как инфляция, расширило Вселенную по меньшей мере в 1060 раз менее чем за секунду. Источником этого события стал новый элемент космоса, известный как инфлатон, странное квантовое поле, которое усилилось, вызвало инфляцию, а затем исчезло.
Инфляция не просто сделала вселенную большой. Она также заложила основы первых структур. Для этого она взяла квантовую пену, субатомные флуктуации самого пространства-времени, и расширила ее вместе со всем остальным. Медленно, с течением времени, эти колебания нарастали, и сотни миллионов лет спустя они превратились в первые звезды и галактики, что в конечном итоге привело к образованию самой большой структуры во Вселенной - космической паутины.
Но загадки остаются. Мы не знаем, что представляет собой инфлатон, или что привело его в действие, или почему он отключился, когда это произошло. И у нас нет убедительных доказательств того, что инфляция действительно произошла.
Поэтому исследователи всегда ищут альтернативы, особенно те, в которых не используется какой-то новый и таинственный ингредиент. В недавней статье, опубликованной на сервере препринтов arXiv, команда астрофизиков описывает модель, в которой происходит инфляция, приводящая к крупномасштабной структуре Вселенной, и все это без инфлатона.
Модель, описанная исследователями, основана на расширяющейся Вселенной, которая ускоряется в своем расширении, точно так же, как и современная Вселенная. В этой расширяющейся вселенной квантовая пена испускает гравитационные волны. Эти волны в пространстве распространяются во все стороны, сталкиваясь друг с другом и усиливаясь.
Гравитационные волны обычно не могут создавать структуры сами по себе, но исследователи обнаружили, что в определенных особых случаях гравитационные волны могут усиливать друг друга нужным образом. Когда это происходит, отпечатки, которые они оставляют в пространстве, практически одинаковы в самых разных масштабах длины.
Это именно то, что космологи наблюдают в космическом микроволновом фоновом излучении, оставшемся от ранней Вселенной. Это излучение содержит слабые отголоски инфляции, и это показывает, что, что бы ни заложило основы структуры, оно должно было иметь такую структуру.
Существуют небольшие различия между типами структур, генерируемых в этом сценарии без инфляции, и традиционной инфляцией. В этой первой статье исследователи еще не подсчитали, насколько сильны эти различия, но важным следующим шагом является изучение наблюдательных последствий этой модели и выяснение того, стоит ли проводить дальнейшие исследования.
