Pamiętaj, jak kiedyś mogłeś podnieść książkę o pierwszych trzech minutach po Wielkim Wybuchu i być zaskoczonym poziomem szczegółowości, jaki obserwacja i teoria mogą dostarczyć w odniesieniu do tych wczesnych momentów wszechświata. Obecnie skupiamy się bardziej na tym, co wydarzyło się między 1 × 10-36 i 1 × 10-32 pierwszej sekundy, kiedy próbujemy połączyć teorię z bardziej szczegółowymi obserwacjami kosmicznego mikrofalowego tła.
Około 380 000 lat po Wielkim Wybuchu wczesny wszechświat stał się chłodny i wystarczająco rozproszony, aby światło mogło swobodnie poruszać się, co kontynuowała - niosąc ze sobą informacje o „powierzchni ostatniego rozproszenia”. Do tego czasu fotony były nieustannie absorbowane i emitowane (tj. Rozpraszane) przez gorącą gęstą plazmę wcześniejszego wszechświata - i tak naprawdę nigdy nigdzie nie docierały jak promienie świetlne.
Ale dość nagle wszechświat stał się znacznie mniej zatłoczony, gdy ochłodził się wystarczająco, aby elektrony mogły łączyć się z jądrami, tworząc pierwsze atomy. Więc ten pierwszy wybuch światła, gdy wszechświat nagle stał się przezroczysty dla promieniowania, zawierał fotony emitowane w tym dość szczególnym momencie - ponieważ okoliczności umożliwiające tak uniwersalny wybuch energii zdarzyły się tylko raz.
Wraz z ekspansją wszechświata w ciągu kolejnych 13,6 i nieco miliardów lat wiele tych fotonów prawdopodobnie zderzyło się z czymś dawno temu, ale wciąż pozostaje wystarczająco dużo, aby wypełnić niebo charakterystycznym wybuchem energii, który mógł być kiedyś potężnymi promieniami gamma ale teraz został rozciągnięty do kuchenki mikrofalowej. Niemniej jednak nadal zawiera tę samą informację o „powierzchni ostatniego rozproszenia”.
Obserwacje mówią nam, że na pewnym poziomie kosmiczne tło mikrofalowe jest wyjątkowo izotropowe. Doprowadziło to do kosmicznej teorii inflacji, w której uważamy, że bardzo wczesna wykładnicza ekspansja mikroskopowego wszechświata wynosiła około 1 × 10-36 pierwszej sekundy - co tłumaczy, dlaczego wszystko wydaje się tak równomiernie rozłożone.
Jednak dokładne spojrzenie na kosmiczne tło mikrofalowe (CMB) wykazuje niewielką nierówność - lub anizotropię - jak wykazano w danych zebranych przez odpowiednio nazwaną Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP).
Naprawdę, najbardziej niezwykłą rzeczą w CMB jest izotropia na dużą skalę, a znalezienie pewnych drobnoziarnistych anizotropii może nie jest tak zaskakujące. Są to jednak dane i dają teoretykom coś, na podstawie czego można budować modele matematyczne dotyczące treści wczesnego wszechświata.
Niektórzy teoretycy mówią o anomaliach kwadrupolowych CMB. Idea kwadrupoli jest w istocie wyrazem rozkładu gęstości energii w kulistej objętości - która może rozpraszać światło w górę lub w dół (lub zmiany w tych czterech kierunkach „biegunowych”). Stopień zmiennego odchylenia od powierzchni ostatniego rozproszenia wskazuje następnie na anizotropie w sferycznej objętości reprezentującej wczesny wszechświat.
Na przykład, powiedzmy, że był wypełniony mini czarnymi dziurami (MBH)? Scardigli i wsp. (Patrz poniżej) zbadali matematycznie trzy scenariusze, w których tuż przed kosmiczną inflacją 1 × 10-36 sekundy: 1) mały pierwotny wszechświat został wypełniony kolekcją MBH; 2) te same MBH natychmiast odparowały, tworząc wiele punktowych źródeł promieniowania Hawkinga; lub 3) nie było MBH, zgodnie z konwencjonalną teorią.
Kiedy przeprowadzili matematykę, scenariusz 1 najlepiej pasuje do obserwacji WMAP anomalnych anizotropii kwadrupolowych. Hej - dlaczego nie? Mały proto-wszechświat wypełniony mini czarnymi dziurami. Jest to kolejna opcja testowania, gdy niektóre dane CMB o wyższej rozdzielczości pochodzą z Plancka lub innych przyszłych misji. A tymczasem jest to materiał dla astronoma, który desperacko szuka opowieści.
Dalsza lektura: F. Scardigli, Gruber, C. i Chen (2010) Resztki czarnej dziury we wczesnym wszechświecie.
