Космическое микроволновое фоновое излучение (CMB) – картина Вселенной, которую можно использовать для исследования динамики и эволюции ранних моментов её существования. В рамках нового исследования, учёные применили сходство CMB со звуками Чубакки из вселенной «Звёздных войн», чтобы пролить свет на сложное взаимодействие звука и космологии. Применяя строгий анализ хи-квадрат, учёные изучили данные космической обсерватории «Планка» и данные результатов экспериментов по изучению космического микроволнового фона BICEP / Keck, чтобы определить профиль звука Чубакки и его соответствие наблюдениям. 

Полученные результаты не только раскрывают физические принципы, управляющие инфляционной эпохой, но и позволяют установить параллели между космической симфонией ранней Вселенной и популярными культурными символами.

Источник: DALL-E 3

CMB сыграло важную роль в современной космологии, предоставив инструмент для изучения динамики и эволюции ранней Вселенной. Это излучение было открыто в 1965 году и стало основой для получения ценной информации о фундаментальных свойствах и происхождении Вселенной. Реликтовое излучение является следом первичных возмущений, содержащих информацию о начальных условиях Вселенной и её последующей эволюции.

В последние десятилетия инфляционная космология стала основной парадигмой, объясняющей наблюдаемую структуру Вселенной. Теория инфляции предполагает, что Вселенная в ранние моменты претерпела быстрое экспоненциальное расширение, создав условия для образования галактик и крупномасштабных структур. Эта парадигма помогает решить несколько проблем в космологии и предсказывает статистические свойства первичных возмущений ткани Вселенной.

Учёные разработали уникальную методологию исследования. Они использовали спектрограмму звука Чубакки, применили преобразование Фурье для извлечения его спектра и провели анализ данных, чтобы определить полиномиальный потенциал, описывающий инфляцию. Авторы представили новый подход к моделированию инфляционной динамики, раскрывая физические принципы, регулирующие эпоху инфляции.

В результате исследования был получен набор из 15 инфляционных потенциалов, каждый из которых был вдохновлён акустическими характеристиками рыка Чубакки. Эти потенциалы представляют собой новые проявления инфляционного ландшафта и раскрывают сложное взаимодействие между звуковыми явлениями и космологической динамикой.

Одна из наиболее привлекательных особенностей инфляционной парадигмы — в её порождении первичных флуктуаций Вселенной. Ещё одним ключевым предсказанием этой парадигмы является образование фона первичных гравитационных волн.

Авторы вычислили параметры для каждого инфляционного потенциала. Выделив потенциалы, значения которых в начальные моменты времени меньше единицы, — что указывает на начало раннего периода инфляции, — они сузили выбор до подмножества потенциалов, способных поддерживать продолжительные инфляционные эпохи. Кроме того, авторы тщательно проанализировали каждый потенциал, чтобы определить, когда он достигает значения больше единицы, что свидетельствует о завершении инфляции. Из анализа стало ясно, что из 15 исходных рыков Чубакки 10 создают инфляционные сценарии, соответствующие критериям.

Спектрограмма частоты-времени одного из пятнадцати рыков Чубакки из набора данных, полученная с помощью преобразования Фурье. Источник: D. Sidious / S. Arcari / N. Barbieri / L. Bazzanini / L. Caloni / G. Galloni / R. Impavido / M. Lattanzi / M. Lembo / A. Raffaelli / N. Raffuzzie / S. S. Sirlettie

Затем они определили значения поля, при которых начинается инфляция. Этот шаг позволил определить характеристики, необходимые для наблюдений космического микроволнового фонового излучения.

Авторы провели анализ Пирсона для оценки статистической значимости каждого из рыков по сравнению с данными «Планка» в сочетании с данными BICEP / Keck и BAO. Исследование показало, что 3 инфляционных потенциала совместимы с этими данными. Особенно выделяется потенциал под названием Chewie 10, который подходит с точностью менее 1-σ к наблюдательным ограничениям. Это подтверждает, что Chewie 10 может отражать звук Большого Взрыва.

Исследование подчёркивает потенциал использования нетрадиционных источников, таких как звуки Чубакки, для изучения фундаментальных аспектов космологии. Определение Chewie 10 в качестве кандидата на звук Большого Взрыва подчёркивает взаимодействие между звуковыми явлениями и динамикой ранней Вселенной, открывая новые возможности для дальнейших исследований.

Авторы выразили благодарность Джорджу Лукасу за создание культового персонажа Чубакки, чьё звучание стало источником вдохновения для первоапрельской статьи о космологических явлениях. Они также выразили признательность Фрэнку Герберту, автору произведения «Дюна», которое послужило источником вдохновения вселенной «Звёздных войн». В заключение авторы отметили: «Да пребудет с вами Сила на пути раскрытия тайн космоса».

Подробнее на iXBT