大概138亿光年前,大家的宇宙诞生于一次大爆炸。在大爆炸以前,宇宙空间或是一个奇异点,全部的化学物质都集中化在一个沒有容积的点内。它有着着无尽高的相对密度、温度和时空曲率,能让全部物理学规律无效。而这,便是宇宙空间的起始点。
(图文解说:宇宙大爆炸错觉图)
宇宙大爆炸&暴胀期
不清楚是怎么回事,这一奇异点忽然发生了发生爆炸,将全部的化学物质释放出,大家的宇宙空间宣布问世了。在大爆炸的一瞬间,宇宙空间的温度达到1.4亿亿亿亿℃。伴随着宇宙空间逐渐澎涨,这一温度也在持续降低。刚问世的前1万亿分之一秒的時间里,宇宙空间都处在极为杂乱的情况,而且温度依然保持在1万亿℃之上。
在大爆炸后,宇宙空间进入了一个十分怪异的阶段——暴胀期。它是宇宙空间大幅度澎涨的一个阶段,澎涨的速率让人诧异。在不上10^-33秒的時间内,宇宙膨胀了2^100倍!
宇宙空间在暴胀期的令人震惊澎涨速率迄今依然让人迷惑不解,专家推断,那时宇宙空间中都还没一切化学物质,仅有动能和暴胀子。暴胀子是一种十分独特的标量场及其与这一场相藕合的分子和原子,充溢在婴儿宇宙中,它便是造成宇宙空间进到暴胀期的直接原因。
在暴胀期完毕后,暴胀子就消失了。在今天的宇宙空间中,大家早已找不着暴胀子了,而这一定义现阶段也只是是个假定。
针对这般初期的宇宙空间中所产生的事,专家一直充满了好奇心,却又烦扰没法亲眼目睹去印证,因此只有根据各种各样当代方式开展科学研究。最立即的便是粒子对撞机,根据极端化的环境监控系统出极端化的宇宙空间情况。此外,也是有专家利用软件仿真模拟,尝试重现那时候的宇宙空间。
暴胀子低回声区
近期,海外专家对暴胀期开展了一次仿真模拟,发觉了那时候宇宙空间中的一种神密构造。在大幅度澎涨的仿真模拟婴儿宇宙中,她们看到了一个怪异的暴胀子低回声区,这也许便是宇宙空间最开始的构造。
(图文解说:此次科学研究中发觉的怪异低回声区)
为了更好地得到目前为止更为详尽的仿真模拟結果,科学研究工作人员应用了十分强劲的电子计算机来开展仿真模拟。結果令人激动,她们以极高的屏幕分辨率看到了先前专家从沒有见到的結果,还可以了解这类婴儿宇宙中怪异构造的尺寸和样子,而且还认证了40年前的一项基础理论。
在仿真模拟的全过程中,科学研究工作人员看到了在宇宙空间刚产生的情况下,吸引力是如何把这种暴胀子管束成一个个低回声区构造的。这类低回声区构造是专家之前几乎也没有意识到的,他们的净重看起并不算太大,从多重到20公斤不一,比一张纪念邮票重一点,最大和一只金毛类似。
殊不知,这类低回声区十分聚集,这种品质都被集中化在比微观粒子也要小的室内空间内。不容置疑,这类低回声区十分怪异,也比较复杂。
(图文解说:仿真模拟結果的关键点图)
图中是此次仿真模拟的一张关键点图,时间就是宇宙空间暴胀期完毕后的一瞬间。在这个阶段,宇宙空间中弥漫着那样的暴胀子低回声区。左上方的图片展示的是最初的状态,右边的图象则是最后的情况。图象中的地区早已被变大到最初的状态容积的1000万倍,可是依然比一个质子也要小得多。左下方展现的是在其中一个较为大的低回声区,也是比不上质子的容积,但品质却有20公斤。
40年前的基础理论
奥克兰大学物理专家教授Richard Easther是此次科学研究的合作方之一,他高兴地说:“大家已经表明最初期的宇宙空间中这类让人迷惑不解的繁杂环节,它是人们正确认识这一段阶段的第一步。”
值得一提的是,他还强调,此次仿真模拟結果除开使我们发觉了先前从沒有眼界过的結果,也和类似40年前的一项基础理论如出一辙。
科学研究工作人员觉得,此次仿真模拟中所见到的这类低回声区,也许是宇宙大爆炸的一瞬间所造成的能量起伏所产生的。直至今日,大家还能见到这类动能起伏的結果。在一百多亿光年前那一个初始的宇宙空间,这类能量的起伏看上去是在相对性更小的室内空间内发生的,可是伴随着宇宙空间的澎涨,这类起伏导致的結果也在更高的室内空间限度上呈现出去。专家早已在宇宙空间中观察到许多 极为极大的宇宙结构,有的乃至直徑达数十亿光年,这就是初期宇宙空间的能量起伏造成的。
今日的宇宙空间中,早已沒有这种暴胀子低回声区了,由于他们在宇宙空间中存有的時间远远地不够一秒,迅速就就转化成了微观粒子。但是,他们的危害却并沒有完毕。
这种低回声区很有可能会在本身的吸引力下产生坍缩,这类坍缩来自于初期宇宙空间的极高相对密度和极高动能,因而并不遭受品质自身的管束,能够 摆脱规律性,产生超级黑洞,这就是史蒂芬霍金在20世纪七十年代所预测分析的神代超级黑洞。
神代超级黑洞的品质并不算太大,一般 仅有十亿吨,有的乃至比质子还小。可是,他们很可能充溢在宇宙空间中,因此总体品质十分令人震惊。乃至有些人觉得,今日占有宇宙空间总品质85%的暗能量,实际上便是这种神代超级黑洞。只不过是这种超级黑洞容积过小,因而人们没法观察到他们的存有。
针对那类最少的神代超级黑洞,他们很可能今日早已荡然无存了,由于他们非常容易在霍金辐射的体制中挥发消失殆尽。但是,也许一些品质较为大的超级黑洞还能够残余到今日,它是专家科学研究的重要。假如可以寻找这类超级黑洞,不但能够 认证此次仿真模拟的成效,也是能认证史蒂芬霍金基础理论。
又或是,这种暴胀子低回声区由于相对密度过大,乃至超出了周边室内空间的十万倍,因而他们在室内空间中的挪动会造成引力波。现阶段,专家早已可以运用引力波检测宇宙空间中高密度星的撞击,将来也将能够 检验到大量方式的引力波。而此次仿真模拟的結果,也有利于专家明确引力波检测的方位,也许能够 寻找暴胀子低回声区,证实暴胀子的存有。
无论怎样说,宇宙空间可以在基本上一瞬间澎涨2^100倍,不但听起来奇妙,并且科学上也十分让人诧异。究竟是什么体制让宇宙空间可以得到那样的暴胀期呢?坚信专家终会找到答案。