Telegram-канал nsmag - Naked Science: Education - каталог телеграмм

Naked Science

21 June 2024 15:23

В начале 2020-х объединение ученых NANOGrav смогло зафиксировать гравитационные волны наногерцевых частот (2,5-12 наногерц), приходящие со всех направлений. Иными словами, они поступают из каждой наблюдаемой нами точки Вселенной как реликтовое излучение, открытое на полвека ранее.

Чтобы обнаружить гравиволны, астрономы отслеживали колебания во времени прихода сигналов от вращающихся нейтронных звезд к Земле. Поскольку гравитационная волна — «рябь» пространства времени, в момент прохождения между нейтронной звездой и нами она изменяет длительность радиосигнала от далекого источника излучения. Эти изменения и фиксировал NANOGrav.

В 2021 году физик Николай Горькавый предложил называть такие гравиволны реликтовыми. Как ученый показал ранее, подобные волны должны быть следами от гравитационных волн «стандартных» частот, от слияния черных дыр из прошлого цикла Вселенной (периода до последнего Большого взрыва). Нынешние «нестандартные» частоты они получили потому, что Вселенная при расширении изменила размер и этих реликтовых гравиволн.

Вместе с тем исследователи предлагали и другие объяснения найденных наногерцевых волн. Например, выдвигалась гипотеза, что они образуются при слиянии пар сверхмассивных черных дыр в центрах галактик. Но при этом должны получаться гравиволны с несколько иной амплитудой. Кроме того, чтобы объяснить наблюдаемое количество наногерцевых волн, придется допустить, что сверхмассивные черные дыры сливаются чаще, чем это выглядит реальным по астрономическим наблюдениям.

Другое популярное объяснение — фазовые переходы в ранней Вселенной из-за случайных колебаний квантовой природы. Считается, что при распаде древнего электрослабого взаимодействия на современные электромагнитное и слабое взаимодействия температура в космической среде вскоре после Большого взрыва могла резко измениться. При этом материя должна была пройти через скачкообразный фазовый переход, отдаленно похожий на быстрое формирование льда из жидкой воды.

Только в древнем космосе фазовый переход должен был выглядеть как превращение зон с ложным вакуумом (пустота, где энергетический уровень не равен минимально возможному) в зоны с истинным вакуумом (пустота, чей энергетический уровень равен минимально возможному — таков вакуум Вселенной в наше время). Взаимодействие областей ложного и истинного вакуума в теории может порождать гравиволны наногерцевой частоты.

В новой работе, вышедшей в журнале Physical Review Letters, международная группа ученых попробовала подробнее рассчитать, могут ли уже найденные наногерцевые волны быть результатом такого «фазового перехода».

https://naked-science.ru/article/physics/fiziki-otvergli-kvantovoe