Подобно тому, как океанские волны формируют рябь на поверхности воды, гравитационные волны в пространстве-времени могли положить начало эволюции Вселенной. Новая теория предполагает, что именно эти волны, а не гипотетические «инфлятоны», вызвали быстрое расширение Вселенной после Большого взрыва и распределение материи.
Мы до сих пор не знаем точно, что происходило в первые мгновения после Большого взрыва 13,8 млрд лет назад. Доминирующая теория включает период сверхбыстрого расширения — инфляцию, которая объясняет гладкость и большие размеры Вселенной. Ее движущей силой считали инфлятон — частицу или поле, которое никогда не наблюдали непосредственно.
«Десятилетиями мы пытались понять раннюю Вселенную, основываясь на ненаблюдаемых гипотетических элементах», — говорит астрофизик Рауль Хименес из Барселонского университета. Эта модель также сталкивается с трудностями, например, объяснить ранние массивные галактики, обнаруженные телескопом JWST.
Альтернатива в гравитации
Хименес и коллеги предложили другой подход. Они использовали упрощенную модель Вселенной — пространство де Ситтера, — которая соответствует общей теории относительности и наблюдениям. В этой модели квантовые флуктуации самого пространства-времени, то есть гравитационные волны, генерируют специфическую турбулентность. Исследователи обнаружили, что эти первоначальные гравитационные волны могли не только самостоятельно запустить процесс инфляции, но и непосредственно создавать неоднородности в плотности первичной горячей плазмы.
Эти небольшие изменения плотности, вызванные гравитационными волнами, оказались ключевыми. Они создавали участки, достаточно плотные для гравитационного коллапса. Именно эти сгустки, по мнению ученых, стали зародышами первых звезд, галактик и черных дыр.
«Это предложение интересно своей простотой. Мы не добавляем спекулятивных элементов, а показываем, что гравитация и квантовая механика могут быть достаточными для формирования Вселенной такой, какой мы ее знаем», — подчеркивает Хименес.
Путь к проверке
Теория предлагает элегантное решение, устраняющее зависимость от гипотетического инфлятона как двигателя инфляции и структурообразования.
Однако для подтверждения идеи понадобятся дальнейшие теоретические расчеты и анализ данных наблюдений, особенно загадочных ранних галактик. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Research.
Ранее мы объясняли, что такое теория Большого взрыва.
По материалам Science Alert
