ビッグバン宇宙モデルによると、宇宙のすべての物質とエネルギーが拡大し始めた138億年前に、私たちの宇宙が始まりました。この「宇宙インフレーション」の期間は、宇宙の大規模構造を説明するものであり、宇宙と宇宙マイクロ波背景（CMB）がすべての方向でほぼ均一に見える理由であると考えられています。
しかし、これまでのところ、宇宙インフレのシナリオを明確に証明したり、代替理論を除外したりできる証拠は発見されていません。しかし、ハーバード大学とハーバードスミスソニアン天体物理学センター（CfA）の天文学者チームによる新しい研究のおかげで、科学者はビッグバン宇宙モデルの重要な部分の1つをテストする新しい手段を持つかもしれません。
彼らの論文は、「原始的なパワースペクトルにおけるインフレの代替案のユニークな指紋」と題され、最近オンラインで掲載され、 物理的レビューレター。この研究は、ハーバード大学の上級講師であるXingang Chenとハーバード大学の天文学のフランクD.ベアード委員長であるXingang Chenと、ハーバード大学の物理学部の博士研究員であるZhong-Zhi Xianyuによって行われました。
要約すると、物理宇宙論では、宇宙インフレの理論は、-36 ビッグバンの数秒後、すべての物質とエネルギーが集中していた特異点が拡大し始めました。この「インフレの時代」は10年まで続いたと考えられています-33 10まで-32 ビッグバンの数秒後。その後、宇宙はゆっくりと膨張し始めました。この理論によれば、宇宙の最初の膨張は光の速度よりも速いものでした。
そのようなエポックが存在したという理論は、宇宙から非常に離れた領域で宇宙がほぼ同じ条件を持っている理由を説明するのに役立つので、宇宙学者にとって有用です。基本的に、宇宙が膨張して現在観察できるよりも大きくなった小さな空間から発生した場合、宇宙の大規模構造がほぼ均一で均質である理由が説明されます。
しかし、これは決して宇宙がどのようになったかについての唯一の説明ではなく、それらのいずれかを偽造する能力は歴史的に欠けていました。アブラハムローブ教授がスペースマガジンにメールで伝えたように：
「私たちの宇宙内の構造の多くの観測された特性はインフレのシナリオと一致していますが、それを改ざんするのが難しいほど多くのインフレのモデルがあります。インフレはまた、起こり得るあらゆることが無限に起こるという多元宇宙の概念につながりました。そのような理論は、伝統的な物理学のトレードマークである実験を通して偽造することは不可能です。 現在、インフレを伴わない競合するシナリオがあります。このシナリオでは、ビッグバンから開始するのではなく、最初に宇宙が収縮してから跳ね返ります。これらのシナリオは、インフレの現在の観察可能性と一致する可能性があります。」
彼らの研究のために、ローブと彼の同僚は、インフレを別のシナリオから区別するモデルに依存しない方法を開発しました。本質的に、彼らは原始宇宙の大規模な場は、時間の関数として初期宇宙のスケールを直接記録する量子ゆらぎと密度摂動を経験することを提案します。つまり、それらは一種の「宇宙の標準時計」として機能します。
彼らが予測する信号をこれらの分野からのものであると測定することにより、宇宙学者は初期宇宙の収縮または拡張段階中に密度の変化がシードされたかどうかを知ることができると仮定します。これにより、宇宙インフレの代替策（ビッグバウンスシナリオなど）を効果的に除外できるようになります。ローブが説明したように：
「ほとんどのシナリオでは、初期の宇宙に巨大なフィールドがあることは自然です。特定の空間スケールでの大規模なフィールドの摂動は、ボールがポテンシャル井戸内を上下に移動するように時間とともに振動します。ここで、質量は振動の周波数を決定します。しかし、摂動の進化は、考慮中の空間スケールとバックグラウンドスケール係数（インフレの一般モデルでは指数関数的に増加しますが、収縮モデルでは減少します）にも依存します。」
これらの摂動はスペースマガジンの天文学者によって観察された密度の変動の原因になるとローブは言いました。これらの変化がどのように形作られたかは、背景の宇宙、具体的にはそれが拡大しているか収縮しているかを観察することによって決定でき、天文学者はそれらを区別できます。
「私の比喩では、宇宙のスケールファクターは、時計が目盛りを残すときにテープが引っ張られる速度に影響を与えています」とローブは付け加えました。 「私たちが予測する新しい信号は、宇宙の不均一性のレベルが空間スケールでどのように変化するかに刻印されています。」
つまり、ローブと彼の同僚は、現在の機器を使用して測定できる潜在的な信号を特定しました。これらには、ESAのような宇宙マイクロ波背景（CMB）を研究している人が含まれます。 プランク 宇宙天文台-そして銀河の調査を行ってきた天文台-スローンデジタルスカイサーベイ、VLTサーベイ望遠鏡、ドラゴンフライ望遠鏡など
以前の研究では、物理量の測定に対するガウス関数の推定値（この場合はCMB）の修正である非ガウス性の証拠を探すことにより、原始宇宙の密度変動を検出できることが示唆されています。しかし、ローブが述べたように、これらはまだ検出されていません：
「新しい振動信号は原始密度摂動のパワースペクトルにあります（これは宇宙マイクロ波背景[CMB]または銀河測量から日常的に測定されます）、文献の以前の提案は非ガウス性に関連する影響を含みましたが、測定するのは難しい（まだ検出されていない）。 CMBの異方性と銀河の調査の新しい観測によって拡張されたデータセットが収集されているため、私たちの論文で提示された結果は非常にタイムリーです。
私たちの宇宙がどのように始まったかを理解することは、おそらく科学と宇宙論における最も基本的な問題です。この方法を適用することにより、宇宙がどのように始まったかについての別の説明を除外することができれば、時間、空間、生命そのものの起源を決定するための1つのステップに近づくことができます。 「どこから来たのか」という質問そして「それはすべてどのように始まったのですか？」ようやく決定的な答えが出るかもしれません！
