Hãy nhớ làm thế nào bạn có thể một lần nhặt một cuốn sách về ba phút đầu tiên sau Vụ nổ lớn và ngạc nhiên về mức độ chi tiết mà quan sát và lý thuyết có thể cung cấp về những khoảnh khắc đầu tiên của vũ trụ. Ngày nay, trọng tâm là nhiều hơn về những gì đã xảy ra giữa 1 × 10-36 và 1 × 10-32 của giây đầu tiên khi chúng ta cố gắng kết hôn với lý thuyết với những quan sát chi tiết hơn về nền vi sóng vũ trụ.
Khoảng 380.000 năm sau Vụ nổ lớn, vũ trụ sơ khai trở nên mát mẻ và đủ sức khuếch tán để ánh sáng di chuyển không bị cản trở, điều mà nó đã tiến hành - mang theo thông tin về ‘bề mặt của tán xạ cuối cùng. Trước thời điểm này, các photon liên tục được hấp thụ và phát xạ lại (tức là bị phân tán) bởi plasma dày đặc nóng của vũ trụ trước đó - và không bao giờ thực sự đi đến đâu dưới dạng tia sáng.
Nhưng khá bất ngờ, vũ trụ trở nên ít đông đúc hơn khi nó đủ lạnh để các electron kết hợp với hạt nhân tạo thành các nguyên tử đầu tiên. Vì vậy, vụ nổ ánh sáng đầu tiên này, khi vũ trụ đột nhiên trở nên trong suốt đối với bức xạ, chứa các photon phát ra trong khoảnh khắc khá kỳ dị đó - vì hoàn cảnh cho phép một vụ nổ năng lượng phổ biến như vậy chỉ xảy ra một lần.
Với sự giãn nở của vũ trụ trong hơn 13,6 và một tỷ năm nữa, rất nhiều photon này có thể đã rơi vào một cái gì đó từ lâu, nhưng vẫn còn đủ để lấp đầy bầu trời với một vụ nổ năng lượng đặc trưng có thể từng là tia gamma mạnh mẽ nhưng bây giờ đã được kéo dài ra vào lò vi sóng. Tuy nhiên, nó vẫn chứa cùng ‘bề mặt của thông tin rải rác cuối cùng.
Các quan sát cho chúng ta biết rằng, ở một mức độ nhất định, nền vi sóng vũ trụ là đẳng hướng đáng chú ý. Điều này dẫn đến lý thuyết lạm phát vũ trụ, nơi chúng tôi nghĩ rằng có sự mở rộng theo cấp số nhân rất sớm của vũ trụ vi mô ở khoảng 1 × 10-36 của giây đầu tiên - điều này giải thích tại sao mọi thứ xuất hiện rất đều.
Tuy nhiên, nhìn kỹ vào nền vi sóng vũ trụ (CMB) cho thấy một chút vón cục - hay bất đẳng hướng - như đã được chứng minh trong dữ liệu được thu thập bởi Máy dò dị hướng vi sóng Wilkinson có tên thích hợp (WMAP).
Thực sự, điều đáng chú ý nhất về CMB là đẳng hướng quy mô lớn của nó và việc tìm thấy một số dị hướng hạt mịn có lẽ không có gì đáng ngạc nhiên. Tuy nhiên, nó là dữ liệu và nó cung cấp cho các nhà lý thuyết một cái gì đó để xây dựng các mô hình toán học về nội dung của vũ trụ sơ khai.
Một số nhà lý thuyết nói về dị thường thời điểm tứ cực CMB. Ý tưởng tứ cực về cơ bản là một biểu hiện của sự phân bố mật độ năng lượng trong một thể tích hình cầu - có thể tán xạ ánh sáng lên xuống hoặc lùi về phía trước (hoặc các biến thể từ bốn hướng Polar cực đó). Một mức độ lệch thay đổi từ bề mặt tán xạ cuối cùng sau đó gợi ý về dị hướng trong thể tích hình cầu đại diện cho vũ trụ sơ khai.
Ví dụ, giả sử nó được lấp đầy bằng các lỗ đen nhỏ (MBH)? Scardigli et al (xem bên dưới) đã nghiên cứu toán học ba kịch bản, trong đó ngay trước khi lạm phát vũ trụ ở mức 1 × 10-36 giây: 1) vũ trụ nguyên thủy nhỏ bé chứa đầy một bộ MBH; 2) các MBH tương tự đã bốc hơi ngay lập tức, tạo ra nhiều nguồn bức xạ Hawking; hoặc 3) không có MBH, theo lý thuyết thông thường.
Khi họ chạy toán, kịch bản 1 phù hợp nhất với các quan sát WMAP về dị hướng tứ cực dị thường. Vì vậy, hey - tại sao không? Một vũ trụ nguyên sinh nhỏ bé chứa đầy những lỗ đen nhỏ. Nó có một tùy chọn khác để kiểm tra khi một số dữ liệu CMB có độ phân giải cao hơn đến từ Planck hoặc các nhiệm vụ khác trong tương lai sắp tới. Và trong khi đó, nó là tài liệu cho một nhà văn thiên văn học mong muốn một câu chuyện.
Đọc thêm: Scardigli, F., Gruber, C. và Chen (2010) Tàn dư hố đen trong vũ trụ sơ khai.
