狂野的新理論表明引力波塑造了宇宙

就像海浪塑造我們的海岸一樣，時空的漣漪可能曾經(jīng)讓宇宙走上了一條進(jìn)化之路，導(dǎo)致了我們今天看到的宇宙。

一種新理論表明引力波——而不是稱為膨脹器的假設(shè)粒子——推動了宇宙的早期膨脹以及其中物質(zhì)的重新分布。

“幾十年來，我們一直試圖使用基于我們從未觀察到的元素的模型來了解宇宙的早期時刻，”該論文的第一作者、理論天體物理學(xué)家勞爾·希門尼斯 （Raúl Jiménez） 解釋道巴塞羅那大學(xué)。

“這個提案令人興奮的是它的簡單性和可驗(yàn)證性。我們不是在添加推測元素，而是在證明引力和量子力學(xué)可能足以解釋宇宙結(jié)構(gòu)是如何形成的。

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我們不確定宇宙的最早階段是如何展開的大爆炸大約 138 億年前。在這一點(diǎn)上，科學(xué)家們所能做的就是提出適合我們觀察到的宇宙物理學(xué)的理論。

這些理論都很好，但也有明顯的缺點(diǎn)。以 JWST 的發(fā)現(xiàn)為例大量大質(zhì)量星系例如，在宇宙中比宇宙學(xué)家預(yù)期的要早。

目前公認(rèn)的宇宙演化時間表涉及大爆炸之后的一段快速膨脹或膨脹時期。從一個無限密度的單一一維點(diǎn)——一個奇點(diǎn)，大爆炸前宇宙的數(shù)學(xué)描述——宇宙迅速膨脹，用熱等離子湯膨脹，冷卻形成物質(zhì)。

膨脹子是一種推測粒子或量子場，科學(xué)家用它來解釋宇宙膨脹和宇宙令人驚訝的平滑度。從理論上講，粒子驅(qū)動宇宙的快速膨脹，同時仍然允許等離子體湯的密度發(fā)生變化，最終凝結(jié)成黑洞、星系、恒星和散布在宇宙中的所有其他物質(zhì)。

然而，盡管我們盡了最大努力，物理學(xué)家還是沒有發(fā)現(xiàn)其他證據(jù)這支持充氣的存在。希門尼斯和他的同事想知道是否有另一種方法——我們是否可以使用不太依賴推測元素的不同參數(shù)來解釋宇宙的早期演化。

他們從一個非常簡化的真實(shí)宇宙模型開始，與廣義相對論以及當(dāng)前對宇宙膨脹的觀測，稱為de Sitter 空間.在這個領(lǐng)域中，時空的量子漲落——即引力波——可以是由一種稱為張量擾動的湍流生成.

引力波被認(rèn)為充滿了今天的宇宙。它們是大規(guī)模破壞在時空中產(chǎn)生的漣漪。我們目前可以檢測到的是由碰撞生成在中子星和黑洞等巨大、致密的物體之間，但物理學(xué)家認(rèn)為整個宇宙都在響引力波的持續(xù)背景嗡嗡聲太大，我們（還）無法檢測到。

研究人員發(fā)現(xiàn)，時空模型中張量擾動產(chǎn)生的引力波可以自行在原始等離子體中產(chǎn)生密度變化，并推動宇宙的早期膨脹。

最終，這些變化將產(chǎn)生足夠密集的團(tuán)塊，在重力作用下坍塌，并形成早期宇宙的種子——最早的恒星、星系和黑洞。

這是一個非常優(yōu)雅的解決方案，并且消除了對假設(shè)的依賴，因?yàn)榧僭O(shè)是整個宇宙早期演化背后的驅(qū)動力，當(dāng)然，盡管還需要進(jìn)一步的工作來驗(yàn)證它。

盡管如此，“我們提出的機(jī)制可以消除對依賴于模型的情景的需求：選擇標(biāo)量場作為膨脹子來推動通貨膨脹，”研究人員寫道.

他們的作品已發(fā)表在物理審查研究.

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