Fysikeren undersøger muligheden for rester af et univers før Big Bang

Big Bang -teorien er den bedst kendte og mest accepterede forklaring på universets begyndelse og udvikling, men det er næppe enighed blandt forskere.

Den brasilianske fysiker Juliano Cesar Silva Neves er en del af en gruppe forskere, der tør forestille sig en anden oprindelse. I en undersøgelse, der for nylig blev offentliggjort i tidsskriftet Generel relativitet og tyngdekraft , Neves foreslår eliminering af et centralt aspekt af den kosmologiske standardmodel:Behovet for en enkeltid i rumtiden kendt som Big Bang.

Ved at hæve denne mulighed, Neves udfordrer tanken om, at tiden havde en begyndelse og genindfører muligheden for, at den nuværende ekspansion var forud for sammentrækning. "Jeg tror, ​​at Big Bang aldrig skete, "sagde fysikeren, der arbejder som forsker ved University of Campinas's Mathematics, Statistics &Scientific Computation Institute (IMECC-UNICAMP) i Sao Paulo-staten, Brasilien.

For Neves, det hurtige ekspansionstrin i rumtiden udelukker ikke muligheden for en tidligere kontraktionsfase. I øvrigt, skiftet fra sammentrækning til udvidelse har muligvis ikke ødelagt alle spor af den foregående fase.

Artiklen, som afspejler arbejdet udviklet under det tematiske projekt "Fysik og geometri i rumtiden, "overvejer løsningerne til de generelle relativitetsligninger, der beskriver kosmos geometri og foreslår derefter indførelsen af ​​en" skalfaktor ", der får den hastighed, hvormed universet ekspanderer, ikke kun at afhænge af tid, men også af kosmologisk skala.

"For at måle den hastighed, hvormed universet ekspanderer med den standard kosmologi, hvor der er et Big Bang, der bruges en matematisk funktion, der kun afhænger af kosmologisk tid, sagde Neves, der uddybede ideen med professor Alberto Vazques Saa fra IMECC-UNICAMP.

Med skalafaktoren, selve Big Bang, en kosmologisk singularitet, ophører med at være en nødvendig betingelse for at kosmos kan begynde universel ekspansion. Et begreb fra matematik, der udtrykker ubestemmelighed, udtrykket "singularitet" blev brugt af kosmologer til at karakterisere den oprindelige kosmologiske tilstand, der eksisterede for 13,8 milliarder år siden, når alt stof og energi blev komprimeret til en tilstand af uendelig massefylde og temperatur, hvor de traditionelle fysiske love ikke længere gælder.

Big Bang-teorien har sin oprindelse i slutningen af ​​1920'erne, da den amerikanske astronom Edwin Hubble opdagede, at næsten alle galakser bevæger sig væk fra hinanden med stadig hurtigere hastigheder.

Fra 1940'erne og frem, forskere guidet af Einsteins generelle relativitetsteori konstruerede en detaljeret model af universets udvikling siden Big Bang. Modellen kan føre til tre mulige resultater:universets uendelige ekspansion ved stadigt højere hastigheder; stagnation af ekspansionen på permanent basis; eller en omvendt tilbagetrækningsproces forårsaget af den gravitationsattraktion, der udøves af universets masse, kendt som Big Crunch.

"Eliminering af singularitet eller Big Bang bringer det hoppende univers tilbage til kosmologiens teoretiske fase. Fraværet af en singularitet i starten af ​​rumtiden åbner muligheden for, at rester af en tidligere sammentrækningsfase kan have modstået faseændringen og stadig kan være med os i den igangværende udvidelse af universet, Sagde Neves.

Neves konceptualiserer, at "hoppende kosmologi" er forankret i hypotesen om, at Big Crunch ville vige for en evig række af universer, skabe ekstreme betingelser for tæthed og temperatur for at tilskynde til en ny inversion i processen, vige for ekspansion i endnu et hopp.

Rester af sammentrækning

Sorte huller er udgangspunktet for Neves 'undersøgelser af et teoretisk "Bouncing -univers".

"Hvem ved, der kan være rester af sorte huller i den igangværende ekspansion, der stammer fra den foregående sammentrækningsfase og passerede intakt gennem flaskehalsen i afvisningen, " han sagde.

Består af den imploderede kerne, der er tilbage, efter at en kæmpe stjerne eksploderer, sorte huller er en slags kosmisk genstand, hvis kerne trak sig sammen for at danne en singularitet, et punkt med uendelig tæthed og den stærkeste tyngdekraftsattraktion, der vides at eksistere. Intet undslipper fra det, ikke engang lys.

Ifølge Neves, et sort hul er ikke defineret ved singularitet, men snarere ved en begivenhedshorisont, en membran, der angiver det punkt uden tilbagevenden, hvorfra intet undslipper den ubønhørlige skæbne ved at blive opslugt og ødelagt af singulariteten.

"Uden for begivenhedshorisonten for et almindeligt sort hul, der er ingen større ændringer, men inde i den, ændringerne er dybtliggende. Der er en anden rumtid, der undgår dannelse af en singularitet. "

Skalafaktoren formuleret af Neves og Saa blev inspireret af den amerikanske fysiker James Bardeen. I 1968, Berdeen brugte et matematisk trick til at ændre løsningen på de generelle relativitetsligninger, der beskriver sorte huller.

Tricket bestod i at tænke på massen af ​​et sort hul ikke som en konstant, som tidligere havde været tilfældet, men som en funktion, der afhænger af afstanden til midten af ​​det sorte hul. Med denne ændring, et andet sort hul, kaldet et almindeligt sort hul, fremkom fra løsningen på ligningerne. "Regelmæssige sorte huller er tilladt, da de ikke krænker den generelle relativitet. Konceptet er ikke nyt og er ofte blevet genbesøgt i de seneste årtier, sagde Neves.

Da indsættelsen af ​​et matematisk trick i de generelle relativitetsteams ligninger kunne forhindre dannelse af singulariteter i almindelige sorte huller, Neves overvejede at oprette en lignende artifice for at eliminere singulariteten i en regelmæssig bounce.

I moderne videnskab, en teori er værdiløs, hvis den ikke kan verificeres, hvor smuk og inspirerende den end er. Hvordan tester du hypotesen om et Big Bang, der ikke startede med en singularitet? "Ved at lede efter spor af begivenhederne i en sammentrækningsfase, der kan have været i den igangværende ekspansionsfase. Kandidaterne inkluderer rester af sorte huller fra en tidligere fase af universel sammentrækning, der muligvis har overlevet studsen, Sagde Neves.