Fysikern Sean Carroll höll ett underbart föredrag vid American Astronomical Society-mötet i juni 2008 om sin "spekulativa forskning" om vad som eventuellt kunde ha funnits innan The Big Bang. (Här är en artikel om Carrolls prat.) Men nu har Carroll och några kollegor gjort lite mer än bara spekulera om vad som kan ha kommit innan vårt universums början. Carroll, tillsammans med Caltech-professorn Marc Kamionkowski och doktoranden Adrienne Erickcek har skapat en matematisk modell för att förklara en anomali i det tidiga universum, och det kan också kasta ljus på vad som fanns före Big Bang. "Det är inte längre helt galet att fråga vad som hände innan Big Bang," sade Kamionkowski.
Inflationsteorin, som först föreslogs 1980, säger att rymden expanderade exponentiellt direkt efter Big Bang. "Inflation startar universum med en tom skiffer", beskriver Erickcek. Problemet med inflationen är dock att det förutsäger att universum började enhetligt.
Men mätningar från Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) visar att fluktuationerna i den kosmiska mikrovågsugnbakgrunden (CMB) - den elektromagnetiska strålningen som genomsyrade universum 400 000 år efter Big Bang - är cirka 10% starkare på en sida av himlen än på den andra.
"Det är en certifierad avvikelse," kommenterar Kamionkowski. "Men eftersom inflation verkar göra så bra med allt annat verkar det för tidigt att kasta teorin." Istället arbetade teamet med teorin i sin matematik som hanterade asymmetri, eftersom en förklaring till detta ”tunga-på-en-sidan universum” skulle vara om dessa fluktuationer representerade en struktur kvar från något som producerade vårt universum.
De började med att testa huruvida värdet av ett enda energifält som antogs ha drivit inflationen, kallad inflaton, var annorlunda på den ena sidan av universum än den andra. Det fungerade inte - de fann att om de ändrade medelvärdet för uppblåsningen, så förändrades också medeltemperaturen och amplituden för energivariationer i rymden. Så de utforskade ett andra energifält, kallad curvaton, som tidigare hade föreslagits ge upphov till fluktuationer som observerats i CMB. De introducerade en störning i curvatonfältet som visar sig bara påverka hur temperaturen varierar från punkt till punkt genom rymden, samtidigt som det bevarar sitt medelvärde.
Den nya modellen förutspår mer kalla än heta ställen i CMB, säger Kamionkowski. Erickcek tillägger att denna förutsägelse kommer att testas av Planck-satelliten, ett internationellt uppdrag som leds av Europeiska rymdorganisationen med betydande bidrag från NASA, planerat att lanseras i april 2009.
För Erickcek är teamets resultat nyckeln till att förstå mer om inflation. "Inflation är en beskrivning av hur universum expanderade," tillägger hon. ”Dess förutsägelser har verifierats, men vad drev det och hur länge varade det? Detta är ett sätt att titta på vad som hände under inflationen, som har många tomma ämnen som väntar på att fyllas i. ”
Men störningen som forskarna introducerade kan också ge det första inblicket i vad som kom före Big Bang, eftersom det kan vara ett avtryck som ärvts från tiden före inflationen. "Alla dessa saker är dolda av en slöja, iakttagande," säger Kamionkowski. "Om vår modell håller upp kan vi ha en chans att se bortom denna slöja."
Källa: Caltech
