Μήπως το προ big bang σύμπαν  άφησε το σημάδι του στον ουρανό;

Πηγή: New Scientist, 10 Απριλίου 2008

Τι να συνέβαινε άραγε προτού να ξεκινήσει το σύμπαν μας; Σύμφωνα με δύο θεωρητικούς φυσικούς, εάν υπήρχε ένα σύμπαν πριν από το δικό μας τότε θα πρέπει να ήταν εντυπωσιακά παρόμοιο με το δικό μας, με τις ίδιες βασικές ιδιότητες και συστατικά. Αλλά μπορεί να είναι δυνατό να υπάρχει μια εξασθενημένη εικόνα του μητρικού σύμπαντος μας αποτυπωμένη στον ουρανό.

Οι ερωτήσεις για την εποχή πριν από το big bang ήταν κάποτε χωρίς νόημα, επειδή σύμφωνα με τη γενική θεωρία της σχετικότητας, το σύμπαν άρχισε με μια ιδιομορφία - ένα μαθηματικό σημείο με άπειρη πυκνότητα στο οποίο καταρρέουν όλοι οι νόμοι.

Εντούτοις, οι φυσικοί τώρα θεωρούν ότι η θεωρία της σχετικότητας είναι περιορισμένη, ενώ τα αποτελέσματα της κβαντομηχανικής θα είχαν 'ξεκαθαρίσει' λίγο το τοπίο της ιδιομορφίας, ώστε σε μια κρίσιμη στιγμή η πυκνότητα της ύλης και της ακτινοβολίας να μην ήταν άπειρη. Εάν πράγματι αυτό συνέβη, είναι δυνατό να προσπαθήσει κάποιος να βρει τι έγινε σε εκείνη την στιγμή.

Στα κοσμολογικά πρότυπα τα βασισμένα στη θεωρία της Κβαντικής Βαρύτητας Βρόχων (LQG), το δικό μας σύμπαν έχει έναν γονέα. Η Κβαντική Βαρύτητα Βρόχων προσπαθεί να συγχωνεύσει τη σχετικότητα με την κβαντομηχανική περιγράφοντας τον χωρόχρονο ως ένα συνεχώς επαναρρυθμιζόμενο ιστό διασυνδέσεων. Στις μικρότερες κλίμακες, περίπου στα 10^-35 μέτρα, αυτός ο ιστός είναι άσχημα μπλεγμένος, αλλά στις πολύ μεγαλύτερες κλίμακες το διάστημα και ο χρόνος του σύμπαντος μας φαίνονται ομαλοί.

Η θεωρία προβλέπει ότι όταν είναι αυτός ο ιστός ζαρωμένος, γίνεται ελαστικός. Έτσι εάν το σύμπαν πριν το δικό μας ήταν συρρικνωμένο, θα είχε φθάσει σε ένα σημείο της μέγιστης πυκνότητας και μετά θα έκανε ένα ρημπάουντ (αναπήδηση) προς το big bang του σύμπαντος μας.

Και με τι θα έμοιαζε αυτός ο προκάτοχος Κόσμος; Για να το ανακαλύψει, ο Parampreet Singh του Ιδρύματος Perimeter για τη θεωρητική φυσική στο Οντάριο του Καναδά, και ο Alejandro Corichi του Αυτόνομου πανεπιστημίου του Μεξικού, εφάρμοσαν τις εξισώσεις της κβαντικής βαρύτητας βρόχων σε ένα ιδιαίτερα απλουστευμένο πρότυπο του σύμπαντος. Διαπίστωσαν έτσι ότι οι ιδιότητες του διαστήματος, όπως και η ποσότητα της ύλης και ενέργειας που περιέχει, μετά βίας αλλάζει όταν το σύμπαν διέρχεται από τη Μεγάλη Αναπήδηση.

"Για το απλό πρότυπο που εξετάσαμε, το σύμπαν μας είναι σχεδόν ακριβώς το ίδιο με της άλλης πλευράς," λέει ο Singh.

Αυτό εγείρει την πιθανότητα ότι θα μπορούσαμε να δούμε μια 'σφραγίδα' του προηγούμενου σύμπαντος πριν από το δικό μας. Ο Singh προτείνει λοιπόν ότι οι σπόροι των δομών μεγάλης κλίμακας στο σύμπαν μας, όπως είναι τα υπερσμήνη των γαλαξιών, θα ήταν παρόντα στην άλλη πλευρά, στο σύμπαν του προ big bang. Το μοτίβο εκείνων των σπόρων μπορεί να είναι διατηρημένο και στην Κοσμική Ακτινοβολία Υποβάθρου - την ακτινοβολία λείψανο που έμεινε από τη Μεγάλη Έκρηξη. "Εάν αυτό το συμπέρασμα ισχύει, τότε είναι δυνατό να δούμε τις υπογραφές του σύμπαντος του προ big bang," υποστηρίζει ο Singh.

"Οι σπόροι των δομών στο σύμπαν μας, όπως είναι τα υπερσμήνη των γαλαξιών, θα ήταν στο άλλο σύμπαν πριν τη Μεγάλη Έκρηξη".

Ένας πρωτοπόρος της κβαντικής βαρύτητας βρόχων, ο Carlo Rovelli στο Κέντρο για τη Θεωρητική Φυσική στη Μασσαλία του αρέσει αυτή η εργασία. "Είναι αρκετά αξιοπρόσεκτο ότι μπορούμε να αρχίσουμε να εξετάζουμε αυτές τις ερωτήσεις και να βρίσκουμε τις πρώτες πειραματικές απαντήσεις," λέει.

Αλλά οι υπολογισμοί δεν πείθουν τον Martin Bojowald, ένα άλλο θεωρητικό της κβαντικής βαρύτητας βρόχων, που βρίσκεται στο πολιτειακό πανεπιστήμιο της Πενσυλβανίας. Διαφωνεί με την δική τους ερμηνεία των μαθηματικών και επίσης επισημαίνει ότι τα μοντέλα των βρόχων είναι μέχρι τώρα ακόμα πολύ απλά.

Ο Bojowald σκέφτεται ότι το σύμπαν πριν από το big bang θα μπορούσε να είναι ένας πολύ διαφορετικό χώρος, ίσως ακόμη και χωρίς τον γνωστό ομαλό, κλασσικό χωρόχρονο του σύμπαντος μας.

Η επιστημονική ανακοίνωση των Corichi και Singh θα δημοσιευτεί στο Physical Review Letters.