Natuurkundige Sean Carroll hield op de bijeenkomst van de American Astronomical Society in juni 2008 een prachtige toespraak over zijn 'speculatieve onderzoek' naar wat mogelijk vóór de oerknal had kunnen bestaan. (Hier is een artikel over Carroll's toespraak.) Maar nu hebben Carroll en enkele collega's iets meer gedaan dan alleen speculeren over wat er zou kunnen zijn voor het begin van ons universum. Carroll heeft samen met Caltech-professor Marc Kamionkowski en afgestudeerde student Adrienne Erickcek een wiskundig model gemaakt om een anomalie in het vroege universum te verklaren, en het kan ook licht werpen op wat er vóór de oerknal bestond. "Het is niet langer helemaal gek om te vragen wat er vóór de oerknal is gebeurd", zei Kamionkowski.
De inflatietheorie, die voor het eerst werd voorgesteld in 1980, stelt dat de ruimte exponentieel groeide in het moment na de oerknal. 'Inflatie begint het universum met een blanco lei', beschrijft Erickcek. Het probleem met inflatie is echter dat het voorspelt dat het universum uniform is begonnen.
Maar metingen van Wilkinson Microgolfanisotropiesonde (WMAP) laten zien dat de fluctuaties in de Kosmische Microgolfachtergrond (CMB) - de elektromagnetische straling die het universum doordrong 400.000 jaar na de Oerknal - ongeveer 10% sterker zijn aan één kant van de hemel dan aan de andere.
"Het is een gecertificeerde afwijking", merkt Kamionkowski op. 'Maar aangezien inflatie het zo goed lijkt te doen met al het andere, lijkt het voorbarig om de theorie te verwerpen.' In plaats daarvan werkte het team met de theorie in hun wiskunde, waarbij de asymmetrie werd aangepakt, aangezien een verklaring voor dit 'zwaar-aan-eenzijdige universum' zou zijn als deze fluctuaties een structuur vertegenwoordigden die overbleef van iets dat ons universum voortbracht.
Ze begonnen met het testen of de waarde van een enkel energieveld dat de inflatie zou hebben veroorzaakt, het inflaton genaamd, aan de ene kant van het universum anders was dan aan de andere kant. Het werkte niet - ze ontdekten dat als ze de gemiddelde waarde van de inflaton veranderden, ook de gemiddelde temperatuur en amplitude van energievariaties in de ruimte veranderden. Dus verkenden ze een tweede energieveld, het curvaton genaamd, dat eerder was voorgesteld om de fluctuaties in de CMB te veroorzaken. Ze introduceerden een verstoring van het curvaton-veld dat alleen van invloed blijkt te zijn op hoe de temperatuur van punt tot punt door de ruimte varieert, met behoud van de gemiddelde waarde.
Het nieuwe model voorspelt meer koude dan hotspots in de CMB, zegt Kamionkowski. Erickcek voegt eraan toe dat deze voorspelling zal worden getest door de Planck-satelliet, een internationale missie onder leiding van de European Space Agency met aanzienlijke bijdragen van NASA, die naar verwachting in april 2009 zal worden gelanceerd.
Voor Erickcek vormen de bevindingen van het team de sleutel om meer over inflatie te begrijpen. 'Inflatie is een beschrijving van hoe het universum zich heeft uitgebreid', voegt ze eraan toe. 'De voorspellingen zijn geverifieerd, maar wat dreef het en hoe lang duurde het? Dit is een manier om te kijken naar wat er gebeurde tijdens de inflatie, waar veel lege plekken wachten om te worden ingevuld. ”
Maar de verstoring die de onderzoekers hebben geïntroduceerd, biedt misschien ook een eerste glimp van wat er vóór de oerknal gebeurde, omdat het een afdruk kan zijn die is geërfd van de tijd vóór de inflatie. 'Al dat spul is observerend verborgen door een sluier', zegt Kamionkowski. 'Als ons model standhoudt, hebben we misschien een kans om verder te kijken dan deze sluier.'
Bron: Caltech
