At fylde det tidlige univers med knob kan forklare, hvorfor verden er tredimensionel

Kosmologer har kæmpet for at forklare, hvorfor vores 3D-univers opstod fra en lille 10-23 cm kugle, der blev født for omkring 13,8 milliarder år siden. Oprindelsen af ​​kosmisk ekspansion, kaldet inflation, er et af de mest betydningsfulde begreber til at forstå begyndelsen af ​​universet inden for det nuværende kosmologiske paradigme, den såkaldte standardmodel for kosmologi eller LambdaCDM-model.

En typisk tilgang er at antage, at universet blev født fra en jævn og næsten homogen fase, kendt som den inflationære epoke. Kosmisk inflation foreslår, at det tidlige univers gennemgik en hurtig eksponentiel ekspansion, som strakte og udglattede eventuelle rynker og inhomogeniteter fra en begyndelsestilstand. Dette enkle billede står imidlertid over for udfordringer, når det undersøges i detaljer, især med hensyn til oprindelsen og arten af ​​de observerede kosmiske strukturer.

Et internationalt forskerhold ledet af professor Syksy Rasanen ved Helsinki Universitet foreslår et alternativt scenarie, der udfordrer standardmodellen for kosmologi. De foreslår, at i stedet for at starte med en jævn starttilstand, kunne det tidlige univers være blevet fyldt med indviklede knob eller netværk af topologiske defekter.

I denne nye ramme, kaldet knudret eller "defekt kosmologi", udforsker forskerne, hvordan udviklingen af ​​disse topologiske strukturer kan give anledning til det observerede univers. Knuder kan føre til dannelse af bobler, som gennem kollisioner skaber yderligere knaster og bobler, hvilket resulterer i en kompleks netlignende struktur. Dette scenarie afviger fra det typiske inflationsparadigme ved at introducere et niveau af kompleksitet og inhomogenitet i det tidlige univers.

Ifølge forskerne kunne dette indviklede netværk af defekter være kilden til den observerede kosmiske mikrobølgebaggrundsstråling (CMB), som giver et øjebliksbillede af universets forhold, da det var omkring 380.000 år gammelt. Holdet demonstrerer, hvordan kollisionen og tilintetgørelsen af ​​topologiske defekter kan producere funktioner i CMB, der nøje matcher faktiske observationer.

Desuden viser de, hvordan netværket af defekter også kan føre til dannelsen af ​​storskala kosmiske strukturer, såsom galaksehobe og filamenter, gennem en proces kaldet topologisk defekt-induceret gravitationel ustabilitet. Denne tilgang giver en alternativ forklaring på, hvordan kosmiske strukturer opstod i det tidlige univers, og udfordrer det traditionelle billede af bottom-up strukturdannelse.

Den knudrede kosmologiske ramme åbner nye veje til at forstå universets oprindelse og udvikling. Ved at introducere topologiske defekter som en grundlæggende ingrediens i det tidlige univers giver forskerne et frisk perspektiv på nogle af de mest dybtgående spørgsmål i kosmologi.