După Big Bang, undele de șoc au zguduit universul nou-născutului

Vizualizați videoclipul

Este posibil ca undele de șoc să fi zguduit cosmosul infantil. Aglomerația în densitatea universului timpuriu s-a acumulat în valuri de călătorie de vârfuri bruște de densitate sau șocuri, precum cele care creează un boom sonic, spun oamenii de știință.

Deși un efect subtil, undele de șoc ar putea ajuta oamenii de știință să explice modul în care materia a ajuns să domine antimateria în univers. De asemenea, ele ar putea dezvălui originile câmpurilor magnetice care pătrund în cosmos. Într-o zi, urme ale acestor șocuri, sub formă de unde gravitaționale, pot fi chiar detectabile.

Oamenii de știință cred că universul timpuriu a fost nodur – cu unele părți mai dense decât altele. Aceste ondulații de densitate, cunoscute sub numele de perturbații, servesc drept semințele stelelor și galaxiilor. Acum, oamenii de știință au adăugat o nouă ridă acestei imagini. Pe măsură ce ondulațiile au evoluat rapid, ele au devenit mai abrupte, ca valurile care se umflă lângă țărm, până când în cele din urmă au creat șocuri analoge cu un val care se sparge. Pe măsură ce un șoc trece printr-o regiune a universului, densitatea se schimbă brusc, înainte de a reveni la o densitate mai tipică, care variază lent. „În cadrul celor mai simple și mai conservatoare ipoteze despre natura universului care iese din Big Bang, aceste șocuri s-ar forma inevitabil”, spune cosmologul Neil Turok de la Institutul Perimetru de Fizică Teoretică din Waterloo, Canada.

Într-o lucrare publicată pe 21 septembrie în Scrisori de revizuire fizicăTurok și Ue-Li Pen de la Institutul Canadian pentru Astrofizică Teoretică din Toronto au efectuat calcule și simulări care indică șocuri care s-ar forma la mai puțin de o zece miimi de secundă după Big Bang.

„Este interesant că nimeni nu a observat asta înainte”, spune cosmologul Kevork Abazajian de la Universitatea din California, Irvine. „Este un efect important dacă s-a întâmplat cu adevărat.”

Aceste șocuri, au descoperit Turok și Pen, ar putea produce câmpuri magnetice, potențial indicând un răspuns la un puzzle cosmologic. Câmpurile magnetice pătrund în Calea Lactee și în alte părți ale cosmosului, dar oamenii de știință nu știu dacă au apărut imediat după nașterea universului sau mult mai târziu, după ce s-au format galaxiile. Undele de șoc ar putea explica modul în care câmpurile s-ar fi putut forma devreme. Când două șocuri se ciocnesc, ele creează o mișcare învolburată, trimițând particule încărcate electric în spirală într-un mod care ar putea genera câmpuri magnetice.

De asemenea, șocurile ar putea juca un rol în explicarea de ce universul este format predominant din materie. Big Bang-ul ar fi trebuit să producă cantități egale de materie și antimaterie; modul în care cântarul cosmic a fost înclinat în favoarea materiei este încă neexplicat. Anumite procese teoretizate ar putea favoriza producerea de materie, dar se crede că s-ar putea întâmpla numai dacă temperaturile din univers sunt inegale. Șocuri ar crea salturi bruște de temperatură care ar permite astfel de procese să apară.

Oamenii de știință ar putea fi capabili să verifice aceste calcule prin detectarea undelor gravitaționale care ar fi fost produse atunci când șocurile s-au ciocnit. Din păcate, ondulațiile gravitaționale produse ar fi probabil prea mici pentru a fi detectate cu tehnologiile actuale. Dar, conform anumitor teorii, în care fluctuațiile mari de densitate creează regiuni atât de dense încât s-ar prăbuși în găuri negre, undele gravitaționale de la șocuri ar fi detectabile în viitorul apropiat. „Dacă ar exista ceva deosebit în universul timpuriu, ai putea de fapt detecta asta cu tehnologia viitoare”, spune Abazajian. „Cred că este remarcabil.”