موج‌های گرانشی، نه تورم کیهانی، احتمالاً باعث پیدایش کهکشان‌ها شده‌اند

دانشمندان معتقدند که در جهان اولیه، همه چیز بسیار ریز، بی‌نظم و پر از نوسانات انرژی تصادفی‌ که به نام کف کوانتومی شناخته می‌شود، بوده است.

این حالت زمانی بود که فضا-زمان ناپایدار بود و ذرات بنیادی به طور مداوم در یک محیط بسیار پرانرژی ظاهر و ناپدید می‌شدند.

سپس، در دوره‌ای کوتاه اما چشمگیر به نام تورم ، جهان با سرعت فوق‌العاده‌ای گسترش یافت و آن نوسانات کوچک را به الگوهای بزرگتری کشید. برخی برآوردها نشان می‌دهند در طول تورم، جهان ۱۰ ^۶۰ مرتبه در عرض یک ثانیه رشد کرده است.

در طول میلیاردها سال، این نوسانات کشیده شده به خوشه‌های ماده تبدیل شدند و اولین ستاره‌ها و کهکشان‌ها را شکل دادند. در نهایت، آنها یک شبکه عظیم از کهکشان‌ها و ماده تاریک به نام شبکه کیهانی را ایجاد کردند که امروزه کل جهان را احاطه کرده است.

یک مطالعه جدید پیشنهاد می‌کند که شبکه کیهانی می‌توانست بدون تکیه بر تورم ناشی از میدان اسکالر شکل بگیرد. در عوض، مکانیسم جدیدی را پیشنهاد می‌کند که تورم ناشی از تقویت موج‌های گرانشی است.

بسیاری از مشکلات نظریه تورم

تورم برای قرار دادن پایه هر چیزی که در فضا وجود دارد، باور می‌شود. اما کسی نمی‌داند چه زمانی اتفاق افتاد، چرا اتفاق افتاد، یا چه چیزی باعث آن شد. به علاوه، دانشمندان هیچ مدرک محکمی برای تأیید وقوع آن ندارند.

تعداد بی‌شماری از سوالاتی که نظریه تورم به آن‌ها پاسخ نمی‌دهد، وجود دارد. این دلیل است که دانشمندان همچنین به بررسی رویدادها یا عوامل احتمالی دیگری پرداخته‌اند که می‌توانستند به تشکیل شبکه کیهانی منجر شوند.

نویسندگان مطالعه یک مدل ریاضی توسعه داده‌اند که پیشنهاد می‌دهد کف کوانتومی خود موج‌های گرانشی‌ای منتشر کرد که به مرور زمان همچنان گسترش و تقویت یافتند. فعالیت آنها منجر به ایجاد الگوهایی در فضا شد که در نهایت جهان کیهانی را شکل دادند.

تورم ناشی از موج‌های گرانشی

در مدل جدید پیشنهادی، باور می‌شود تورم به دلیل یک فضای د سیتر، جایی که موج‌های گرانشی به طور طبیعی از نوسانات خلاء کوانتومی و نوسانات ماده از طریق آثار جانبی این موج‌های گرانشی ایجاد می‌شوند.

محققین همچنین توضیح می‌دهند چگونه ممکن است این تورم ناشی از موج‌های گرانشی به پایان رسیده باشد. آنها پیشنهاد می‌کنند که با ادامه تقویت و برخورد موج‌های گرانشی، شرایطی که در آن اختلالات کوچک در فضا (نوسانات اسکالر) به مراتب بزرگ‌تر از موج‌های گرانشی می‌شد، رخ داده است.

سپس ممکن است یک مرحله به وجود آمده باشد که تابش‌ها فضا را تحت تأثیر قرار می‌دهند و فعالیت موج‌های گرانشی را محدود کرده و بنابراین به تورم پایان می‌دهند.

نویسندگان مطالعه مذکور بیان می‌کنند: "ما شرایط لازم را که تحت آن نوسانات اسکالر به طور قابل توجهی بزرگ‌تر از حالت‌های تانسور می‌شوند، استخراج کرده و یک مکانیزم طبیعی برای پایان دادن به تورم از طریق یک انتقال به یک مرحله تابش‌محور شناسایی می‌کنیم."

بدون شک، این مدل جایگزین جذاب است، اما تحقیقات بیشتری برای جمع‌آوری مدارک در حمایت از آن لازم است. امیدواریم پژوهش‌های آینده نور بیشتری بر این احتمال جالب از تورم بدون تورم بیافکند.

این مطالعه در مجله arXiv منتشر شده است.