04
de novembre
del
2022
Actualitzat
a les
21:40h
Un grup d'astrofísics ha assegurat que la inflació còsmica, un punt en la infància de l'univers quan l'espaitemps es va expandir exponencialment, en principi pot descartar-se sense suposicions. Es tracta d'un equip de les universitats de Cambridge, Trento i Harvard, que ha afirmat que hi ha un senyal "clar i inequívoc" en el cosmos que podria eliminar la inflació com a possibilitat. El seu article, publicat a The Astrophysical Journal Letters, argumenta que aquest senyal, conegut com a fons de gravitó còsmic (CGB, per les seves sigles en anglès), podria detectar-se de manera factible, tot i que suposaria un gran desafiament tècnic i científic.
"La inflació es va teoritzar per explicar diversos desafiaments d'ajust de l'anomenat model Big Bang calent", ha detallat en un comunicat el primer autor de l'article, el doctor Sunny Vagnozzi, de l'Institut Kavli de Cosmologia de Cambridge, i que ara treballa a la Universitat de Trento. "També explica l'origen de l'estructura en el nostre univers com a resultat de les fluctuacions quàntiques. No obstant això, la gran flexibilitat que mostren els possibles models d'inflació còsmica que abasten un panorama il·limitat de resultats cosmològics genera preocupacions que la inflació còsmica no es pugui falsejar, fins i tot si es poden descartar els models inflacionaris individuals. És possible, en principi, provar la inflació còsmica d'una manera independent del model?", s'ha preguntat.
Alguns científics ja van expressar la seva preocupació per la inflació còsmica l'any 2013, quan el satèl·lit Planck va publicar les seves primeres anàlisis del fons còsmic de microones (CMB), la llum més antiga de l'univers. "Quan es van anunciar els resultats del satèl·lit Planck, es van presentar com una confirmació de la inflació còsmica", ha explicat el professor de la Universitat de Harvard, coautor de Vagnozzi en l'article actual. "Malgrat això, alguns de nosaltres argumentem que els resultats podrien estar mostrant tot el contrari".
Juntament amb Anna Ijjas i Paul Steinhardt, Loeb va ser una de les persones que va argumentar que els resultats de Planck mostraven que la inflació plantejava més enigmes dels que resolia, i que era hora de considerar noves idees sobre els orígens de l'univers, que, per exemple pot haver començat no amb una explosió sinó amb el rebot d'un cosmos que s'havia contret prèviament.
Els mapes del CMB publicats per Planck representen el temps més primerenc en l'univers que podem "veure", 100 milions d'anys abans que es formessin les primeres estrelles. No podem veure més enllà. "La vora real de l'univers observable està a la distància que qualsevol senyal podria haver viatjat al límit de la velocitat de la llum durant els 13.800 milions d'anys transcorreguts des del naixement de l'univers", ha apuntat Loeb. "Com a resultat de l'expansió de l'univers, aquesta vora es troba actualment a 46.500 milions d'anys llum de distància. El volum esfèric dins d'aquest límit és com una excavació arqueològica centrada en nosaltres: com més profund ho investiguem, més anterior és la capa d'història còsmica que descobrim, tot el camí de retorn al Big Bang que representa el nostre últim horitzó. El que hi ha més enllà de l'horitzó és desconegut", ha resumit l'expert.
Així, seria possible aprofundir encara més en els començaments de l'univers estudiant partícules gairebé ingràvides conegudes com a neutrins, que són les més abundants que tenen massa a l'univers. L'espai permet que els neutrins viatgin lliurement sense dispersar-se des d'aproximadament un segon després del Big Bang, quan la temperatura era de deu mil milions de graus. "L'univers actual ha d'estar ple de neutrins relíquia d'aquesta època", ha assenyalat Vagnozzi.
Així i tot, Vagnozzi i Loeb han precisat que podem anar encara més enrere en rastrejar els gravitons, partícules que mesuraven la força de la gravetat. "L'univers era transparent als gravitons des del primer instant rastrejat per la física coneguda, el temps de Planck, quan la temperatura era la més alta concebible, ha dit Loeb. "Una comprensió adequada del que va venir abans requereix una teoria predictiva de la gravetat quàntica, que no tenim", ha detallat.
Els especialistes han assegurat que en el moment en què l'univers va permetre que els gravitons viatgessin lliurement sense dispersar-se, hauria d'haver-se generat un fons relíquia de radiació tèrmica gravitatòria amb una temperatura de poc menys d'un grau per sobre del zero absolut: el fons còsmic de gravitons (CGB). No obstant això, la teoria del Big Bang no permet l'existència del CGB, ja que suggereix que la inflació exponencial de l'univers nounat va diluir relíquies com el CGB fins al punt que són indetectables. Això es pot convertir en una prova: si es detectés el CGB, clarament això descartaria la inflació còsmica, que no permet la seva existència.
Vagnozzi i Loeb han argumentat que aquesta prova és possible i, en principi, el CGB podria detectar-se en el futur. El CGB se suma al pressupost de radiació còsmica, que també inclou fons de microones i neutrins. Per tant, afecta la taxa d'expansió còsmica de l'univers primitiu a un nivell que és detectable per les sondes cosmològiques de pròxima generació, la qual cosa podria proporcionar la primera detecció indirecta del CGB.
Així i tot, per reclamar una detecció definitiva del CGB, la "pistola fumejant" seria la detecció d'un fons d'ones gravitacionals d'alta freqüència que aconsegueixen un màxim de freqüències del voltant de 100 GHz. Això seria molt difícil de detectar i requeriria grans avanços tecnològics en el camp dels imants superconductors i girotrons. No obstant això, han apuntat els investigadors, aquest senyal pot estar al nostre abast en el futur.
"La inflació es va teoritzar per explicar diversos desafiaments d'ajust de l'anomenat model Big Bang calent", ha detallat en un comunicat el primer autor de l'article, el doctor Sunny Vagnozzi, de l'Institut Kavli de Cosmologia de Cambridge, i que ara treballa a la Universitat de Trento. "També explica l'origen de l'estructura en el nostre univers com a resultat de les fluctuacions quàntiques. No obstant això, la gran flexibilitat que mostren els possibles models d'inflació còsmica que abasten un panorama il·limitat de resultats cosmològics genera preocupacions que la inflació còsmica no es pugui falsejar, fins i tot si es poden descartar els models inflacionaris individuals. És possible, en principi, provar la inflació còsmica d'una manera independent del model?", s'ha preguntat.
Alguns científics ja van expressar la seva preocupació per la inflació còsmica l'any 2013, quan el satèl·lit Planck va publicar les seves primeres anàlisis del fons còsmic de microones (CMB), la llum més antiga de l'univers. "Quan es van anunciar els resultats del satèl·lit Planck, es van presentar com una confirmació de la inflació còsmica", ha explicat el professor de la Universitat de Harvard, coautor de Vagnozzi en l'article actual. "Malgrat això, alguns de nosaltres argumentem que els resultats podrien estar mostrant tot el contrari".
Juntament amb Anna Ijjas i Paul Steinhardt, Loeb va ser una de les persones que va argumentar que els resultats de Planck mostraven que la inflació plantejava més enigmes dels que resolia, i que era hora de considerar noves idees sobre els orígens de l'univers, que, per exemple pot haver començat no amb una explosió sinó amb el rebot d'un cosmos que s'havia contret prèviament.
Els mapes del CMB publicats per Planck representen el temps més primerenc en l'univers que podem "veure", 100 milions d'anys abans que es formessin les primeres estrelles. No podem veure més enllà. "La vora real de l'univers observable està a la distància que qualsevol senyal podria haver viatjat al límit de la velocitat de la llum durant els 13.800 milions d'anys transcorreguts des del naixement de l'univers", ha apuntat Loeb. "Com a resultat de l'expansió de l'univers, aquesta vora es troba actualment a 46.500 milions d'anys llum de distància. El volum esfèric dins d'aquest límit és com una excavació arqueològica centrada en nosaltres: com més profund ho investiguem, més anterior és la capa d'història còsmica que descobrim, tot el camí de retorn al Big Bang que representa el nostre últim horitzó. El que hi ha més enllà de l'horitzó és desconegut", ha resumit l'expert.
Així, seria possible aprofundir encara més en els començaments de l'univers estudiant partícules gairebé ingràvides conegudes com a neutrins, que són les més abundants que tenen massa a l'univers. L'espai permet que els neutrins viatgin lliurement sense dispersar-se des d'aproximadament un segon després del Big Bang, quan la temperatura era de deu mil milions de graus. "L'univers actual ha d'estar ple de neutrins relíquia d'aquesta època", ha assenyalat Vagnozzi.
Així i tot, Vagnozzi i Loeb han precisat que podem anar encara més enrere en rastrejar els gravitons, partícules que mesuraven la força de la gravetat. "L'univers era transparent als gravitons des del primer instant rastrejat per la física coneguda, el temps de Planck, quan la temperatura era la més alta concebible, ha dit Loeb. "Una comprensió adequada del que va venir abans requereix una teoria predictiva de la gravetat quàntica, que no tenim", ha detallat.
Els especialistes han assegurat que en el moment en què l'univers va permetre que els gravitons viatgessin lliurement sense dispersar-se, hauria d'haver-se generat un fons relíquia de radiació tèrmica gravitatòria amb una temperatura de poc menys d'un grau per sobre del zero absolut: el fons còsmic de gravitons (CGB). No obstant això, la teoria del Big Bang no permet l'existència del CGB, ja que suggereix que la inflació exponencial de l'univers nounat va diluir relíquies com el CGB fins al punt que són indetectables. Això es pot convertir en una prova: si es detectés el CGB, clarament això descartaria la inflació còsmica, que no permet la seva existència.
Vagnozzi i Loeb han argumentat que aquesta prova és possible i, en principi, el CGB podria detectar-se en el futur. El CGB se suma al pressupost de radiació còsmica, que també inclou fons de microones i neutrins. Per tant, afecta la taxa d'expansió còsmica de l'univers primitiu a un nivell que és detectable per les sondes cosmològiques de pròxima generació, la qual cosa podria proporcionar la primera detecció indirecta del CGB.
Així i tot, per reclamar una detecció definitiva del CGB, la "pistola fumejant" seria la detecció d'un fons d'ones gravitacionals d'alta freqüència que aconsegueixen un màxim de freqüències del voltant de 100 GHz. Això seria molt difícil de detectar i requeriria grans avanços tecnològics en el camp dels imants superconductors i girotrons. No obstant això, han apuntat els investigadors, aquest senyal pot estar al nostre abast en el futur.