Специалисты Университета Бейлора, Университета Цзянси, Государственного университета Рио-де-Жанейро и Федерального университета Флуминенсе решили разгадать эту загадку, для чего смоделировали эволюцию ранней Вселенной, используя модифицированную петлевую квантовую космологию (mLQC-I). Этот подход применяет принципы квантовой механики для описания гравитации и развития космоса.
«Общая теория относительности Эйнштейна предсказывает начальную сингулярность — точку бесконечной плотности — в начале Вселенной, — объясняет старший автор работы Анжонг Ван. — Модели космического отскока, возникающие из петлевой квантовой космологии, предлагают убедительный способ избежать этой сингулярности. В них наша расширяющаяся Вселенная возникает из предыдущей сжимающейся фазы, плавно проходя через квантовый отскок высокой плотности».
Хотя существующие теории с космическим отскоком описывают основы текущей однородности Вселенной, они не объясняют убедительно, как могли быть подавлены ранние направленно зависимые неоднородности — анизотропии. «Любые крошечные отклонения от изотропии в фазе сжатия имеют тенденцию резко возрастать по мере приближения Вселенной к отскоку, — отмечает Ван. — В результате Вселенная могла бы выйти из отскока сильно деформированной и анизотропной, что привело бы к космосу, совершенно отличному от того, что мы наблюдаем сегодня».
Ученые проанализировали эволюцию так называемой Вселенной типа Бьянки I — модели, в которой пространство может расширяться с разной скоростью вдоль трех направлений. Используя аналитические расчеты и численное моделирование ранней космической динамики, они обнаружили, что даже если Вселенная была сильно анизотропной до достижения отскока, квантово-геометрические поправки изменяют эволюционные уравнения вблизи планковского масштаба.
«Мы выяснили, что специфическая модификация в реализации петлевой квантовой космологии, модель mLQC-I, может естественным образом подавить эти разрушительные анизотропии, — объясняет Ван. — Наиболее примечательный вклад нашей работы — открытие этого механизма самоизотропизации, который полностью управляется непертурбативными квантовыми эффектами без необходимости в экзотических полях материи».
В будущем авторы работы планируют рассчитать эволюцию первичных космологических возмущений и искать отличительные измеримые сигнатуры в реликтовом излучении или первичных гравитационных волнах, что позволит экспериментально проверить эту версию теории.
Ранее «слишком массивные» ранние черные дыры оказались не такими уж большими.