Eine kleine Welle, die einen Tsunami auslöst. Im primordialen Universum könnten winzige Quantenfluktuationen tiefgreifende Auswirkungen auf den Kosmos gehabt haben.
Mithilfe hochmoderner numerischer Simulationen hat ein Team von Wissenschaftlern des CNRS Terre & Univers, CNRS Physique und der Johns Hopkins Universität (USA) die Entwicklung der Quantenfluktuationen untersucht, die während der kosmischen Inflation, einer kurzen Phase beschleunigter Ausdehnung des Universums vor 13,7 Milliarden Jahren, erzeugt wurden.
Das Forschungsteam entdeckte, dass diese kleinen Fluktuationen, verstärkt durch nichtlineare Phänomene, das Schicksal des Universums radikal verändern können.
Während die Anfangsphase der Inflation dank der Beobachtungen der kosmischen Hintergrundstrahlung und der Verteilung der Galaxien im Universum relativ gut verstanden ist, ist die darauf folgende Phase noch völlig unbekannt, da keine elektromagnetischen Informationen darüber zu uns gelangen. Dagegen eröffnet die Gravitationsastronomie ein neues Fenster in dieses dunkle Zeitalter der Inflation, das die Wissenschaftler erstmals mithilfe numerischer Simulationen untersucht haben.
Sie zeigten, dass in einigen Theorien das gesamte Universum in einem Zustand ewiger Inflation gefangen sein kann, der für Leben unbewohnbar ist. In anderen Fällen können Quantenfluktuationen die Bildung von Schwarzen Löchern aus dem Kollaps von Universumstaschen auslösen. Diese Schwarzen Löcher sind keine typischen stellaren Überreste: Im Inneren befindet sich nicht der kollabierte Kern eines Sterns, sondern ein ganzes Paralleluniversum!
Eine künstlerische Darstellung des primordialen Universums, in dem mikroskopische Quantenfluktuationen entweder zu einer ewigen Inflation oder dem Kollaps bestimmter Regionen des Universums in Schwarze Löcher führen.
© Angelo Caravano mit KI
Diese Arbeit stellt einen Durchbruch in der Untersuchung des primordialen Universums mit nicht-perturbativen Methoden dar, an der Schnittstelle zwischen Kosmologie, Chaostheorie und computergestützten Wissenschaften.
Referenzen:
Angelo Caravano, Keisuke Inomata und Sébastien Renaux-Petel,
Inflationary Butterfly Effect: Nonperturbative Dynamics from Small-Scale Features, Phys. Rev. Lett.
133, 151001 (2024).
Quelle: CNRS INSU