Хоч інфляційна модель раннього розвитку Всесвіту відразу після Великого вибуху загальноприйнята, вона все ж не ідеальна і страждає від обґрунтованої критики і відсутності прямих доказів, а тому залишається лише в статусі наукової гіпотези. Раніше астрофізики запропонували спосіб підтвердження достовірності цієї моделі. Тепер же вчені впевнені, що запропонований критерій, навпаки, повинен спростувати теорію інфляції раз і назавжди.
Сучасна загальноприйнята модель еволюції Всесвіту / ©en.wikipedia.org
Інфляційна модель описує еволюцію Всесвіту в перші долі секунди після Великого вибуху. Якщо більш конкретно, то вона припускає, що в період інфляційної епохи Всесвіт надзвичайно швидко (експоненціально) розширювався. Ця епоха тривала недовго: почалася десь між 10*(-40) – 10*(-36) секунди, а закінчилася через 10*(-33)-10*(-32) секунди після Великого вибуху.
Однак за такий короткий час обсяг Всесвіту встиг збільшитися не менше ніж в 10*78 разів — це якби еритроцит людини в лічені миті «роздуло» до розмірів галактики. Після закінчення інфляційного періоду Всесвіт продовжував розширюватися, але вже більш повільними темпами.
Прогнози інфляційної моделі чудово узгоджуються зі спостережними даними реліктового випромінювання (космічного мікрохвильового фону) і великомасштабної структури Всесвіту, що зазвичай розглядається як ознака успіху гіпотези і непряме підтвердження її достовірності. Незважаючи на це, у противників теорії інфляції є ряд питань, головним з яких, мабуть, стало питання фальсифікованості (інакше кажучи, науковості) інфляційної парадигми в цілому.
- Моделювання вказало на древній замерзлий океан на карликовій планеті Церері
- Ядро з кварків може ховатися у центрі нейтронних зірок, вважають астрофізики
Проблема в тому, що насправді існує кілька інфляційних моделей, передбачення яких можна відносно легко «підігнати» під наявні спостережні дані, трохи допрацювавши модель. Метою нового теоретичного дослідження дуету астрофізиків з Кембриджського і Гарвардського університетів стало створення такого критерію, який зміг би спростувати не окремі інфляційні моделі, а парадигму інфляції в цілому. Стаття з докладним описом роботи опублікована в журналі The Astrophysical Journal Letters.
В якості такого критерію вчені несподівано запропонували спостереження космічного гравітонного фону (КГФ) — явища, аналогічного космічному мікрохвильового фону, але для гравітонів — гіпотетичних елементарних частинок, переносників гравітаційної взаємодії. Раніше спостереження КГФ пропонували використовувати якраз навпаки, для чергового підтвердження інфляційних моделей.
Згідно з авторами роботи, поділ первинних гравітонів в районі планківського часу (близько 10*(-44) – 10*(-43) секунди після Великого вибуху) має залишити після себе тепловий фон реліктових гравітонів. Суть цього фону аналогічна реліктовим фотонам і нейтрино — першим частинкам, що вільно поширюються, що з’явилися в момент, коли Всесвіт став прозорим для них. Однак, якщо інфляційна парадигма вірна, то інфляція розмила б КГФ, зробивши його неспостережуваним.
Напруженість стохастичного фону КГФ високочастотних гравітаційних хвиль, а також чутливість різних концепцій детекторів. Червона лінія – єдина концепція детектора, теоретично здатного виявити КГФ / © Vagnozzi S. and Loeb A., The Astrophysical Journal Letters, 2022
Тому при впевненому виявленні КГФ, з урахуванням розвитку методів детектування, всі моделі інфляції скопом можна буде скасовувати. Автори дослідження стверджують, що такий тест теоретично можливий, і КГФ може бути виявлений в майбутньому. Однак для цього необхідний величезний прогрес в технології створення гіротронів (електровакуумних СВЧ-генераторів) і надпровідних магнітів для підвищення точності приладів детекції.