Forskare har upptäckt nya bevis för att universum under kort tid styrdes av andra fysiska lagar än det är idag, vilket producerar en kränkning som vi är skyldiga vår själva existens, rapporterar en ny studie.
Resultaten öppnar ett fönster in i inflationens mystiska epok, en ultrakort period då universum expanderade exponentiellt bråkdelar av en sekund efter Big Bang.
Genom att studera mer än en miljon galaxer som observerats i himmelsundersökningar kunde forskare visa att universum oftare formade galaktiska grupper i en viss klusterform, i motsats till dess spegelbild. Detta fynd bryter mot vad som kallas paritetssymmetri, en idé inbäddad i våra nuvarande fysiska modeller att universum i huvudsak är symmetriskt och inte föredrar någon form framför sin omvända bild.
Forskare har länge misstänkt att en så kallad ”paritetskränkning” inträffade i det tidiga universum, delvis på grund av att materia – det vi alla är gjorda av – på något sätt blev mycket mer rikligt än antimateria, materiens motsatt laddade motsvarighet. Våra nuvarande fysiska lagar tyder på att materia och antimateria borde ha tagit bort varandra efter Big Bang, men det hände uppenbarligen inte eftersom, ja, vi existerar, och vi är gjorda av materia, och det är mycket annat också. , som stjärnor, planeter och galaxer. Antimateria, i jämförelse, är mycket sällsynt i universum idag, ett oförklarat resultat som anses vara ett av vetenskapens största mysterier.
Nu har forskare under ledning av Jiamin Hou, en postdoktor och kosmolog vid University of Florida, använt en superdator för att analysera en enorm datauppsättning av galaxer organiserade i biljoner olika ”fyrlingar” eller grupper om fyra galaxer i närheten som tar på en tetraedrisk form.
Resultaten avslöjade en tydlig preferens för en tetraeder framför dess spegelbild, vilket ger det första beviset på att paritetsöverträdelser under inflationens epok påverkade klustringen av galaxer senare i kosmisk historia. Den nya upptäckten ”öppnar en ny väg för att undersöka nya krafter under inflationens epok med 3D storskalig struktur”, enligt en studie som publicerades på måndagen i Månadsmeddelanden från Royal Astronomical Society.
”Vad är början på universum? Vilka är reglerna under vilka det utvecklas? Varför finns det något snarare än ingenting?” sa Zachary Slepian, en UF-astronomiprofessor och medförfattare till studien, i ett påstående. ”Det här arbetet tar upp de stora frågorna.”
Upptäckten av den konstiga klustringen i galaktiska fyrlingar är en signal om att universums lagar kan ha förändrats på något sätt under inflationens epok. Denna typ av händelse kan inte förklaras av standardmodellen för kosmologi, ett välbekräftat ramverk som förklarar många fenomen i vårt universum. Även om standardmodellen är robust, finns det många potentiella utmaningar för den, inklusive nyfikna bevis på att fysikens lagar kanske inte gäller överallt i universum än i dag.
Tidigare studier har även avslöjade tips av paritetsbrott i det tidiga universum, men mycket av denna forskning undersöker interaktioner på små subatomära skalor, medan Hous team undersökte effekten på enorma kosmiska skalor. Forskarna detaljerade sitt nya tillvägagångssätt i en annan ny studie, som publicerades i veckan i Physical Review Letters.
”Detekteringen av en paritetsöverträdande signal i [Large Scale Structure of the universe] skulle belysa tidig universums fysik och kanske till och med avslöja fysiska processer bortom standardmodellen”, sa teamet i den studien.
Medan Hou och hennes kollegor har avslöjat starka bevis för paritetsbrott, finns det fortfarande osäkerheter i mätningarna som kommer att behöva korskontrolleras under de kommande åren. Lyckligtvis är ett antal nästa generations astronomiska undersökningar på gång, inklusive Vera Rubin-observatoriet i Chile och Europeiska rymdorganisationens Euclid-teleskop, som ska lanseras i juli. Dessa projekt kommer att ge extremt högkvalitativa spektrografiska observationer som kommer att vara användbara för att studera paritetsöverträdelser i stor skala, bland många andra ämnen.
Vi har ännu inte löst gåtan om varför universum innehåller något, nämligen materia, istället för ingenting, vilket är hur det borde ha blivit enligt vår nuvarande förståelse av fysik. Men de konstigt samlade galaxerna som rapporterats av Hous team ger nya ledtrådar om denna märkliga obalans som i slutändan ledde till vår moderna verklighet komplett med stjärnor, planeter och människor på planeter som försöker lista ut allt detta.
Inlägget Forskare upptäcker tid när våra fysiklagar inte gällde, och vi existerar på grund av det dök upp först VICE.
