Jak to bylo po Velkém třesku? Kredit: Nicole Rager Fuller / National Science Foundation.

Mainstreamoví fyzici věří, že čerstvě zrozený vesmír prošel velmi krátkou a zároveň velmi intenzivní epizodou nafouknutí, čili kosmologickou inflací. Pokud k inflaci skutečně došlo, tak se při ní vesmír dramaticky zvětšil. Problém je v tom, že netušíme, co by tuto inflaci mělo spustit, a co ji pak zase vzápětí zastavilo. Vesmír se od té doby rozpíná řekněme způsobnou rychlostí.

Inflace je v jistém ohledu podobná temné hmotě a temné energii. Řeší problém, který přinesla pozorování. Astrofyzici potřebovali vysvětlit, proč je vesmír ve všech směrech tak nápadně homogenní. Právě epizoda inflace by zaručila, že vesmír bude právě takový, jaký ho pozorujeme.

Projekt LISA. Kredit: NASA.

Pokud jde o „zažehnutí“ inflace, vědci mají různé hypotézy. Některé z nich zahrnují kvantová skalární pole, která se tehdy mohla rozprostírat napříč časoprostorem. V dnešní době nejsou vesmírná skalární pole nic moc pozoruhodného. Na počátku vesmíru to ale vypadalo jinak a skalární pole tam mohla hrát významnou roli.

Skalární pole ve vesmíru si můžeme představit jako hladinu oceánu, která se rozprostírá od obzoru k obzoru, a přelévají se po ní vlny. Obvykle to jsou vlny poklidné a pravidelné, ale někdy se moře rozbouří a vlny chaoticky běsní sem a tam. Čínští badatelé Yu Sang z Yangzhou University a Qing-Guo Huang z Chinese Academy of Science tvrdí, že se taková „bouře“ odehrála na skalárním oceánu vesmíru bezprostředně po inflaci. Jako když se nad Atlantikem rozpoutá hurikán.

Možný projev působení oscilonů na gravitační vlny. Kredit: University of Basel.

Taková kosmologická bouřka by mohla vytvořit nesmírně energetické oscilony, monstrózní vlny, které pak mohly vydržet po dlouhou dobu. Oscilony jsou kvazičástice, vlastně stabilní vlny, které se chovají jako jeden celek. Oscilony vzniklé v kvantovém skalárním poli na počátku vesmíru, pokud existovaly, se sice přímo neúčastnily interakcí mezi částicemi, ale pořádně „šplouchaly“ celým vesmírem. Během krátkého časového úseku po svém vzniku mohly obsahovat více energie, než veškerá tehdejší fyzikální pole nebo rodiny částic.

Šplouchání monstrózně energetických oscilonů vesmírem by zřejmě nezůstalo bez následků. Pravděpodobně by rozvlnilo mohutné gravitační vlny. Dávné oscilony by sice již nejspíš zanikly, ale jimi vytvořené gravitační vlny by mohly přetrvat a dodnes se vlnit vesmírem. Mohly by je detekovat plánované gravitační observatoře, jako LISA (Laser Interferometer Space Antenna) nebo její následovník BBO (Big Bang Observatory). Pokud se nám to podaří, tak získáme otisk událostí, k nimž došlo ještě před uplynutím první sekundy historie našeho vesmíru.

Literatura

Live Science 8. 2. 2021.

arXiv:2012.14697.