Kas buvo prieš Didįjį sprogimą? Nauji teleskopai ir drąsios kosmologų hipotezės

Ar Visata tikrai prasidėjo vienu akimirksniu prieš 13,8 milijardo metų, ar Didysis sprogimas tėra vienas epizodas daug ilgesnėje kosminėje dramoje? Šis klausimas iš paprasto smalsumo virto rimtu moksliniu tyrimų objektu, kuriame susipina astrofizika, kvantinė mechanika ir filosofija.

Pagal dabartinį kosmologinį modelį, Didysis sprogimas žymi laiką nulis – momentą, kai iš itin karštos ir tankios būsenos atsirado erdvė, laikas, materija ir energija. Pirmųjų sekundžių fizika ištyrinėta gana gerai, tačiau kas, jei apskritai kas nors, buvo iki tol, mūsų lygtys kol kas neatskleidžia.

Ankstyvosios Visatos pėdsakai

Vienas svarbiausių langų į ankstyvąją Visatą yra kosminis mikrobangų fonas, išlikęs švytėjimas iš laikų, kai Visatai buvo vos 380 000 metų. Jo temperatūros ir poliarizacijos raštai leidžia rekonstruoti pirmykštes tankio bangeles, iš kurių vėliau susiformavo galaktikos.

Naujausi Atakamos kosmologijos teleskopo ir Planko palydovo matavimai parodė, kad įprasta materija sudaro tik apie 5 proc. kosminio turinio. Likusią dalį sudaro paslaptinga tamsioji materija, gravitaciškai traukianti, ir tamsioji energija, stumianti Visatos plėtrą.

Dar gilesnę praeitį atveria 2021 metais paleistas Jameso Webbo kosminis teleskopas. Stebėdamas infraraudonojoje srityje, jis aptiko galaktikas, egzistavusias praėjus vos 280 milijonų metų po Didžiojo sprogimo, kai Visata tebuvo apie 2 proc. dabartinio amžiaus.

Keistos struktūros ir kintanti tamsioji energija

Standartinė kosmologija numato, kad labai dideliais masteliais Visata yra beveik tolygi, be milžiniškų išskirtinių darinių. Vis dėlto pastaraisiais metais aptiktos tokios struktūros kaip Didžioji siena ar vadinamas Didysis žiedas, kurių dydis siekia kelis milijardus šviesmečių ir meta iššūkį šiai prielaidai.

Dar vienas netikėtumas – tamsiosios energijos elgsena. Tamsiosios energijos spektroskopinis instrumentas (DESI) fiksuoja milijonus galaktikų ir kvazarų, o preliminarūs 2025 metais paskelbti rezultatai rodo, kad tamsiosios energijos poveikis gali silpti laikui bėgant, užuot buvęs pastovus.

Jei tai pasitvirtintų, reikėtų iš esmės pergalvoti Visatos ateitį. Vietoje amžino spartėjančio plėtimosi laikas bėgant galėtų sulėtėti, o tolesnėje ateityje net pereiti į traukimąsi, kas atvertų kelią „atšokimo“ scenarijams.

Ar Visata gimsta ciklais?

Dalis fizikų siūlo dar radikalesnes idėjas. Rogero Penrose’o konforminėje ciklinėje kosmologijoje numatoma, kad be galo išsiplėtus ir „išsikvėpus“ Visatai, jos būsena tampa matematiškai panaši į naujo Didžiojo sprogimo sąlygas, tad kosminiai amžiai sektų vienas po kito be tikrojo pradžios.

Kiti modeliai, pavyzdžiui, kilpinė kvantinė kosmologija ar taip vadinami Didžiojo atšokimo scenarijai, teigia, kad prieš mūsų Visatos plėtimąsi galėjo vykti ankstesnės Visatos traukimasis. Tokiu atveju Didysis sprogimas būtų ne sukurimas iš nieko, o fazių perėjimas.

Kol kas nė viena hipotezė nėra patvirtinta, tačiau vis tikslesni teleskopiniai duomenys ir būsimos kvantinės gravitacijos teorijos leis patikrinti subtilius pėdsakus, kuriuos ankstesni kosminiai ciklai galėjo palikti mūsų Visatoje. Todėl klausimas, kas buvo prieš Didįjį sprogimą, išlieka atviras, bet vis labiau pereina iš filosofijos į tikslųjį mokslą.