Zgodnie z teorią Wielkiego Wybuchu, nasz Wszechświat powstał około 13,8 miliarda lat temu w wyniku kosmicznej eksplozji, gdy materia i energia zaczęły rozprzestrzeniać się we wszystkich kierunkach. Uważa się, że okres kosmicznej inflacji odpowiada wielkoskalowej strukturze Wszechświata i wyjaśnia, dlaczego kosmos i mikrofalowe promieniowanie tła wydają się być w dużej mierze jednorodne we wszystkich kierunkach. Dotychczas nie udało się pozyskać dowodów, które jednoznacznie potwierdzałyby hipotezę inflacji kosmologicznej lub wykluczały teorie alternatywne, lecz dzięki najnowszym badaniom, naukowcy być może opracowali sposób na przetestowanie jednej z kluczowych części kosmologicznego modelu Wielkiego Wybuchu.

Teoria kosmicznej inflacji stwierdza, że 10⁻³⁶ sekund po Wielkim Wybuchu, osobliwość, w której koncentrowała się cała materia i energia, zaczęła się rozszerzać. Uważa się, że epoka kosmologicznej inflacji trwała do 10⁻³³–10⁻³² sekund po Wielkim Wybuchu, po czym zwolniło się tempo rozszerzania Wszechświata. Według tej teorii, początkowa ekspansja kosmosu była szybsza niż prędkość światła.

Teoria pomaga wyjaśnić, dlaczego istnieją prawie takie same warunki w odległych od siebie regionach Wszechświata. Jeśli kosmos pochodzi od maleńkiej objętości przestrzeni, która urosła do rozmiarów większych, niż jesteśmy w stanie zaobserwować, wyjaśniałoby to, dlaczego wielkoskalowa struktura Wszechświata jest niemal jednolita i jednorodna.

Istnieją także inne teorie, wyjaśniające powstanie Wszechświata, lecz dotychczas brakowało zdolności do falsyfikacji którejkolwiek z nich. Dlatego zespół astronomów z Uniwersytetu Harvarda i Centrum Astrofizyki Harvard-Smithsonian w Cambridge opracował niezależny od modelu sposób odróżniania inflacji od alternatywnych scenariuszy. Zgodnie z tą propozycją, ogromne pola w pierwotnym Wszechświecie doświadczałyby fluktuacji kwantowych i perturbacji gęstości, które bezpośrednio rejestrowałyby skalę wczesnego Wszechświata w funkcji czasu, tj. działałyby jako „standardowy zegar Wszechświata”.

Źródło: NASA/WMAP

Dokonując pomiaru sygnałów, które miałyby pochodzić z tych pól, kosmologowie byliby w stanie stwierdzić, czy zostały zaszczepione jakiekolwiek zmiany w gęstości podczas fazy kurczenia się lub rozszerzania wczesnego Wszechświata. Pozwoliłoby to wykluczyć alternatywy dla teorii kosmicznej inflacji.

Perturbacje te byłyby źródłem wszelkich zmian gęstości, obserwowanych przez astronomów we Wszechświecie. To, w jaki sposób te warianty zostały ukształtowane, można określić obserwując tło Wszechświata – a konkretnie, jego rozszerzanie się lub kurczenie.

Astronomowie zidentyfikowali potencjalny sygnał, który można byłoby zmierzyć z pomocą dostępnych obecnie instrumentów badawczych, takich jak obserwatorium kosmiczne Plancka, Sloan Digital Sky Survey, VLT Survey Telescope, czy Dragonfly Telescope. W poprzednich badaniach sugerowano, że zmiany gęstości pierwotnego Wszechświata można wykryć poszukując dowodów na niegaussowości, które są korektami dla funkcji Gaussa przy pomiarze wielkości fizycznej - w tym przypadku, mikrofalowego promieniowania tła.

Powstanie Wszechświata jest prawdopodobnie jedną z największych zagadek nauki i kosmologii. Jeśli stosując powyższą metodę będzie można wykluczyć alternatywne teorie, przybliży nas to o krok do zrozumienia początków czasu, kosmosu i samego życia.