Auf Wiedersehen Urknall, hallo Schwarzes Loch? Eine neue Theorie über die Entstehung des Universums
Könnte die berühmte „Urknall“-Theorie einer Revision bedürfen? Eine Gruppe theoretischer Physiker nimmt an, dass die Geburt des Universums stattgefunden haben könnte, nachdem ein vierdimensionaler Stern in ein Schwarzes Loch kollabierte und Trümmer ausgeworfen hatte.
Bevor wir uns mit ihren Ergebnissen befassen, lassen Sie uns dies nur einleiten, indem wir sagen, dass niemand etwas mit Sicherheit weiß. Zu der Zeit, als das Universum begann, gab es offensichtlich keine Menschen. Die Standardtheorie ist, dass die Universum wuchs aus einem unendlich dichten Punkt oder einer Singularität , aber wer weiß, was vorher da war?
„Alle Physiker wissen, dass Drachen aus der Singularität geflogen sein könnten“, sagte Niayesh Afshordi, Astrophysiker am Perimeter Institute for Theoretical Physics in Kanada, der die neue Studie mitverfasst hat.
Was sind also die Grenzen der Urknalltheorie? Die Singularität ist eine davon. Es ist auch schwer vorherzusagen, warum es ein Universum mit einer fast gleichmäßigen Temperatur erzeugt hätte, da das Alter unseres Universums (ca. 13,8 Milliarden Jahre) nicht genügend Zeit gibt – soweit wir das beurteilen können – um ein Temperaturgleichgewicht zu erreichen .
Die meisten Kosmologen sagen, dass sich das Universum schneller als die Lichtgeschwindigkeit ausgedehnt haben muss, um dies zu erreichen, aber Ashford sagt, dass sogar diese Theorie Probleme hat: Inflation, an der man arbeiten kann.“
Darstellung der Zeitachse des Universums über 13,7 Milliarden Jahre, vom Urknall über das kosmische dunkle Zeitalter und die Entstehung der ersten Sterne bis hin zur darauffolgenden Expansion im Universum. Bildnachweis: NASA/WMAP-Wissenschaftsteam.
Das schlagen die Physiker vor:
- Das von ihnen konstruierte Modell lässt das dreidimensionale Universum als Membran (oder Brane) in einem „Massenuniversum“ mit vier Dimensionen schweben. (Ja, das tut uns auch im Kopf weh, daher ist es vielleicht einfacher, sich die Brane vorübergehend als zweidimensional und das „Massenuniversum“ als dreidimensional vorzustellen, wenn Sie versuchen, es sich vorzustellen.) Sie können die technischere lesen Einzelheiten in diesem Papier aus dem Jahr 2000 auf dem die neue Theorie basiert.
- Wenn dieses „Massenuniversum“ also vierdimensionale Sterne hat, könnten diese Sterne die gleichen Lebenszyklen durchlaufen wie die dreidimensionalen, mit denen wir vertraut sind. Die massivsten würden explodieren als Supernovae , häuten sich und lassen das Innerste als Schwarzes Loch kollabieren.
- Das 4-D-Schwarze Loch hätte einen „Ereignishorizont“, genau wie die uns bekannten 3-D. Der Ereignishorizont ist der Grenze zwischen dem Inneren und dem Äußeren eines Schwarzen Lochs . Es gibt viele Theorien darüber, was im Inneren eines Schwarzen Lochs vor sich geht, obwohl noch nie etwas beobachtet wurde.
- In einem 3D-Universum erscheint der Ereignishorizont als zweidimensionale Fläche. In einem 4-D-Universum wäre der Ereignishorizont also ein 3-D-Objekt, das als Hypersphäre bezeichnet wird.
- Im Grunde sagt das Modell also, wenn der 4-D-Stern auseinanderbricht, würde das übrig gebliebene Material eine 3-D-Brane erzeugen, die einen 3-D-Ereignishorizont umgibt und sich dann ausdehnt.
Das lange und das kurze davon? Um dies auf Dinge zurück zu bringen, die wir sehen können, ist es aus Beobachtungen klar dass sich das Universum ausdehnt (und wird tatsächlich schneller, wenn es sich ausdehnt, möglicherweise aufgrund der mysteriöse dunkle Energie ). Die neue Theorie besagt, dass die Expansion aus dem Wachstum dieser 3-D-Brane resultiert. Aber es gibt mindestens eine Einschränkung.
Diese künstlerische Darstellung zeigt die Umgebung des supermassereichen Schwarzen Lochs im Herzen der aktiven Galaxie NGC 3783 im südlichen Sternbild Centaurus (The Centaur). Neue Beobachtungen mit dem Very Large Telescope Interferometer am Paranal-Observatorium der ESO in Chile haben nicht nur den Torus aus heißem Staub um das Schwarze Loch, sondern auch einen Wind aus kühlem Material in den Polarregionen enthüllt. Bildnachweis: ESO/M. Kornmesser
Das Modell erklärt zwar, warum das Universum eine nahezu einheitliche Temperatur hat (das vorhergehende 4-D-Universum hätte es viel länger gegeben), ein Teleskop der Europäischen Weltraumorganisation namens Planck kürzlich kartierte kleine Temperaturschwankungen im kosmischen Mikrowellenhintergrund , von dem angenommen wird, dass es Überbleibsel der Anfänge des Universums sind. ( Lesen Sie hier mehr über das CMB. )
Das neue Modell weicht von diesen CMB-Messwerten um etwa vier Prozent ab, daher versuchen die Forscher, das Modell zu verfeinern. Sie sind jedoch immer noch der Meinung, dass das Modell einen Wert hat. Planck zeigt, dass Inflation stattfindet, zeigt es aber nichtwarumdie Inflation findet statt.
„Die Studie könnte helfen zu zeigen, wie Inflation durch die Bewegung des Universums durch eine höherdimensionale Realität ausgelöst wird“, so die Forscher.
Sie können mehr über ihre Forschung lesen zu diesem vorveröffentlichten Arxiv-Papier . Der Arxiv-Eintrag gibt nicht an, ob die Arbeit bei begutachteten wissenschaftlichen Zeitschriften zur Veröffentlichung eingereicht wurde.
Quelle: Natur