علم الفلك بدون تلسكوب - نانو ثانية مزدحمة

تذكر كيف يمكنك مرة واحدة التقاط كتاب عن الدقائق الثلاث الأولى بعد الانفجار الكبير ، وستندهش من مستوى التفاصيل التي يمكن أن توفرها الملاحظة والنظرية فيما يتعلق بتلك اللحظات المبكرة للكون. في هذه الأيام يكون التركيز أكثر على ما حدث بين 1 × 10^-36 و 1 × 10^-32 من الثانية الأولى ونحن نحاول الزواج من النظرية بملاحظات أكثر تفصيلاً لخلفية الميكروويف الكونية.

بعد حوالي 380،000 سنة من الانفجار العظيم ، أصبح الكون المبكر باردًا ومنتشرًا بما يكفي للضوء للتحرك بدون عوائق ، وهو ما شرع في القيام به - حاملاً معه معلومات حول "سطح التشتت الأخير". قبل هذا الوقت ، كانت الفوتونات يتم امتصاصها باستمرار وإعادة انبعاثها (أي مبعثرة) بواسطة البلازما الكثيفة الساخنة للكون السابق - ولم تذهب أبدًا إلى أي مكان مثل الأشعة الضوئية.

ولكن فجأة ، أصبح الكون أقل ازدحامًا عندما تبرد بما فيه الكفاية لتتحد الإلكترونات مع النوى لتشكيل الذرات الأولى. لذا فإن هذا الاندفاع الأول للضوء ، عندما أصبح الكون شفافًا فجأة تجاه الإشعاع ، احتوى على فوتونات منبعثة في تلك اللحظة المفردة إلى حد ما - لأن الظروف اللازمة لتمكين مثل هذا الاندفاع العالمي للطاقة حدث مرة واحدة فقط.

مع توسع الكون على مدى 13.6 ومليار سنة أخرى ، من المحتمل أن العديد من هذه الفوتونات اصطدمت بشيء منذ فترة طويلة ، ولكن ما زال هناك ما يكفي لتملأ السماء بانفجار طاقة مميز ربما كان أشعة غاما قوية ذات مرة ولكن تم تمديدها الآن في الميكروويف. ومع ذلك ، فإنه لا يزال يحتوي على نفس المعلومات "سطح آخر تشتت".

تخبرنا الملاحظات أنه عند مستوى معين ، تكون خلفية الميكروويف الكونية متناحية بشكل ملحوظ. أدى هذا إلى نظرية التضخم الكوني ، حيث نعتقد أنه كان هناك توسع أسي مبكر جدًا للكون المجهري في حوالي 1 × 10^-36 من الثانية الأولى - وهو ما يفسر لماذا يبدو كل شيء منتشرًا بالتساوي.

ومع ذلك ، فإن نظرة قريبة على خلفية الميكروويف الكونية (CMB) تظهر القليل من التكتل - أو تباين الخواص - كما هو موضح في البيانات التي تم جمعها من قبل مسبار ويلكينسون المايكروي المتغاير (WMAP).

حقا ، الشيء الأكثر تميزا حول CMB هو نطاقها المتناظر الواسع النطاق وإيجاد بعض تباينات الحبوب الدقيقة قد لا يكون مفاجئًا. ومع ذلك ، فهي بيانات وتعطي المنظرين شيئًا يمكن من خلاله بناء نماذج رياضية حول محتويات الكون المبكر.

يتحدث بعض المنظرون عن حالات شذوذ اللحظة رباعي القطب CMB. الفكرة الرباعية هي في الأساس تعبير عن توزيع كثافة الطاقة داخل حجم كروي - والذي قد ينثر الضوء لأعلى أو لأسفل (أو اختلافات عن تلك الاتجاهات "القطبية" الأربعة). درجة من الانحراف المتغير عن سطح التشتت الأخير ثم تلمح إلى التباينات في الحجم الكروي الذي يمثل الكون المبكر.

على سبيل المثال ، لنفترض أنها كانت مليئة بالثقوب السوداء الصغيرة (MBHs)؟ قام Scardigli وآخرون (انظر أدناه) بدراسة رياضية لثلاثة سيناريوهات ، حيث قبل التضخم الكوني مباشرة عند 1 × 10^-36 الثواني: 1) تم ملء الكون البدائي الصغير بمجموعة من MBHs. 2) تبخرت MBHs على الفور ، مما أدى إلى إنشاء مصادر متعددة لإشعاع Hawking ؛ أو 3) لم يكن هناك MBHs ، وفقًا للنظرية التقليدية.

عندما أداروا الرياضيات ، يتناسب السيناريو 1 بشكل أفضل مع ملاحظات WMAP عن التباينات الشاذة الرباعية الرباعية. لذا ، يا - لماذا لا؟ كون أولي صغير مليء بالثقوب السوداء الصغيرة. إنه خيار آخر لاختبار متى تأتي بعض بيانات CMB عالية الدقة من Planck أو غيرها من المهام المستقبلية. وفي غضون ذلك ، إنها مادة لكاتب فلك يائس لقصة.

قراءة متعمقة: Scardigli ، F. ، Gruber ، C. وتشين (2010) بقايا الثقب الأسود في الكون المبكر.