Ранняя Вселенная пережила фазу быстрого расширения, известную как инфляция. На протяжении десятилетий космологи полагали его причиной гипотетическую частицу инфлатон. Однако новое исследование допускает возможность расширения и без него.
Инфляция остается убедительной гипотезой ранней Вселенной, поскольку она многое объясняет: почему космос кажется геометрически плоским, разные его части настолько похожи, несмотря на разделяющие их огромные расстояния, а главное, она объясняет появление крупномасштабных структур — от звезд и галактик до космической паутины.
Инфлятонное поле могло бы быть причиной резкого расширения Вселенной в самом начале ее существования — но никто не знает, что его подпитывало и куда оно исчезло; более того, нет даже убедительных доказательств, что такое расширение вообще имело место.
В связи с этим заманчива идея вообще отказаться от инфлатона в описании развития ранней Вселенной. О таком сценарии, предложенном итальянскими астрофизиками, рассказал на страницах Space.com известный популяризатор науки Пол Саттер.
В этой модели пространство расширяется благодаря космологической постоянной, которой может быть темная энергия, — она есть и в современной Вселенной. При этом в микроскопических масштабах оно состоит из «квантовой пены» — флуктуаций, порождающих гравитационные волны, которые сами по себе не могут формировать зачатки будущих структур.
Однако исследователи показали, что при определенных условиях эти волны могут приводить к деформациям пространства-времени, необходимым для образования «семян» космических структур. И эти «семена» должны иметь узор, характерный для реликтового излучения — «эха» Большого взрыва, оставшегося с тех пор, когда Вселенной было всего 380 000 лет.
Модель итальянских астрофизиков не идеальна: она предполагает кое-что о ранней Вселенной — а именно, что космологическая постоянная достаточно сильна для инфляции, а также не объясняет проблему плоскостности или однородность удаленных участков пространства. Кроме того, есть небольшие различия между структурами, образовавшимися в сценарии без инфлатона в сравнении с традиционной теорией, и в статье не рассчитано, насколько они могут быть сильны.
Молодая Вселенная остается главной загадкой современной космологии, и поиск альтернативных подходов к описанию ее развития, вне всякого сомнения, заслуживает внимания — хотя нам предстоит еще многое узнать.