Büyük Patlama’dan Önce Evren Nasıldı?

İlkel (Primordial) standart evren  tarafından üretilen sinyal modellerini, ilkel evrenin farklı teorilerinde gösteren bir çizim. Üst: Büyük Sıçrama. Alt: Enflasyon.

Bir bilim insanı grubu, enflasyon için güçlü bir test önerdi, evrenin Büyük Patlamadan hemen önceki ikinci bir hızla yayılan bir boyutta büyük ölçüde büyüdüğü teorisi. Amaçları, uzun süredir devam eden bir soru hakkında fikir vermekti. O da şuydu: Evrenin Büyük Patlama’dan önceki hali nasıldı?

Kozmik enflasyon, evrenin yapısı ve evrimi hakkındaki bazı önemli gizemleri çözdüğü için bilinmesine rağmen, diğer çok farklı teoriler de bu gizemleri açıklayabiliyor. Bu teorilerin bazıları; Evrimin Büyük Patlama’dan önceki durumu – ilkel evren – genişleme yerine büzüldü ve Büyük Patlama da Büyük Bir Sıçrama’nın bir parçasıydı, şeklindeydi.

Enflasyon ve diğer fikirler arasında karar verilmesine yardımcı olmak için, yanlışlanabilirlik konusu – yani bir teorinin yanlış olduğunu göstermek için test edilip edilemeyeceği – kaçınılmaz olarak ortaya çıkmıştı. Astrofizik Merkezi’nden Avi Loeb, Cambridge, Mass. ve Harvard & Smithsonian’den ( CfA )  bazı araştırmacılar enflasyonla ilgili endişelerini dile getirerek, görünüşte bitmeyen uyumluluğunun, her şeyin uygun şekilde test edilmesini imkansız hale getirdiğini ortaya koydu.

Ortak düşünceleri; “Yanlışlanabilirlik, herhangi bir bilimsel teori için bir özellik olmalıdır. Enflasyon için şu anki durum, bu kadar esnek bir fikir olduğu, deneysel olarak tahrif edilemeyeceği. İnsanların gözlemlenebilir nitelik için hangi değeri ölçtüğü önemli değildir, her zaman açıklayabilecek bir enflasyon modelleri vardır” şeklinde.

Şimdi, CfA’nın Xingang Chen liderliğindeki Loeb ve Harvard Üniversitesi Fizik Bölümü’nden Zhong-Zhi Xianyu’nun yürüttüğü bir bilim ekibi, enflasyonist olmayan teorilere “ilkel standart saat” dedikleri fikri uyguladılar. Bunu deneysel olarak enflasyonu yanlışlamak için kullanılabilecek bir yöntem olarak ortaya koydular.

Enflasyonu diğer teorilerden ayırabilecek bir özellik bulmak için ekip işe, ilkel evrenin boyutunun evrimi olarak çeşitli teorilerin tanımlayıcı özelliklerini tanımlayarak başladı.

Xianyu, “Örneğin, enflasyon sırasında, evrenin boyutu katlanarak büyüyor. Bazı alternatif teorilerde, evrenin büyüklüğü daralır. Bazıları çok yavaş, bazıları ise çok hızlı yapıyor” dedi.

“İnsanların ölçmek için bugüne kadar önerdikleri nitelikler genellikle farklı teorileri ayırt etmekte zorlanıyor çünkü ilkel evrenin boyutunun evrimi ile doğrudan ilgili değiller” diye devam etti. “Öyleyse, gözlemlenebilir niteliklerin bu tanımlayıcı özellik ile doğrudan bağlantılı olabilecek ne olduğunu bulmak istedik.”

İlkel standart saat tarafından üretilen sinyaller böyle bir amaca hizmet edebilir. Bu saat, ilkel evrendeki her türlü ağır temel parçacıklardır. Bu tür parçacıklar herhangi bir teoride var olmalı ve pozisyonları, bir saat sarkacının tıkırması gibi, düzenli bir frekansta salınmalıdır.

İlkel evren tamamen tekdüze değildi. Günümüz evreninde gözlemlenen büyük ölçekli yapının tohumları haline gelen eksi ölçeklerde yoğunlukta küçük düzensizlikler vardı. Bu, Büyük Patlama’dan önce olanları öğrenmeye dayanan temel bilgi fizikçiler kaynağıdır. Standart saatin keneleri, bu düzensizliklerin yapısına damgalanmış sinyaller üretti. İlkel evrenin farklı teorilerindeki standart saatler, evrendeki evrimsel tarihlerin farklı olduğu için farklı sinyal kalıplarını öngörür.

Chen, “Büyük Patlama’nın bir film karesinde durmadan önce olanlar hakkında şu ana kadar öğrendiğimiz tüm bilgileri hayal edersek, standart saat bize bu karelerin nasıl oynanması gerektiğini anlatıyor” dedi. “Herhangi bir saat bilgisi olmadan, filmin ileriye mi yoksa geriye mı, hızlı mı yoksa yavaş mı oynatılması gerektiğini bilmiyoruz, tıpkı ilkel evrenin şişirip şişmediğinden veya büzüşüp geçirmediğinden emin değiliz ve bunun ne kadar hızlı olduğunu bilmiyoruz. Sorunun yattığı yer burasıdır. Standart saat, filmin Büyük Patlama’dan önce çekildiği bu karelerin her birine zaman damgası koyuyor ve bize filmi nasıl oynayacağımızı söylüyor. ”

Ekip, bu standart saat sinyallerinin enflasyonist olmayan teorilerde nasıl görünmesi gerektiğini hesapladı ve astrofiziksel gözlemlerde nasıl aranması gerektiğini önerdi. Xianyu, “Taahhüt eden bir evreni temsil eden bir sinyal paterni bulunursa, tüm enflasyonist teoriyi tahrif eder” dedi.

Bu fikrin başarısı deneyde yatmaktadır. Chen, “Bu sinyaller algılamak için çok ince olacak,” ve bu nedenle birçok farklı yerde arama yapmak zorunda kalabiliriz. Kozmik mikrodalga zemin ışıması, böyle bir yer ve galaksilerin dağılımı başka bir yer. Bu sinyalleri aramaya çoktan başladık ve zaten bazı ilginç adaylar var, ancak daha fazla veriye ihtiyacımız var. ”

ABD lideri LSST, Avrupalı ​​Euclid ve NASA’nın SphereX tarafından yeni onayladığı proje gibi gelecekteki birçok galaksi anketinin hedefe yönelik kullanılabilecek yüksek kaliteli veri sağlaması bekleniyor.