Сигналы из начала Вселенной: странные колебания в пространстве-времени озадачили ученых

Фото: space.com

Ученые все еще ищут источник слабого, постоянного шума гравитационных волн, который был обнаружен в прошлом году в Млечном Пути. Новое исследование, опубликованное в журнале Physical Review D, предполагает, что эти волны могут указывать на более чем один источник, пишет Space.

Фоновый шум Вселенной, или низкочастотные гравитационные волны, были впервые обнаружены летом 2023 года. Предполагается, что эти колебания в пространстве-времени возникли в результате слияния сверхмассивных черных дыр, каждая из которых имеет массу в 1 млрд раз большую, чем у Солнца. Но также эти волны могли возникнуть из других источников, считают авторы нового исследования.

Ученые обнаружили, что в дополнение о гипотезе двух черных дырах, обнаруженные гравитационные волны можно также объяснить тремя космологическими источниками. При этом сигнал гравитационных волн может быть даже смесью различных источников. Ученые говорят, что проблема в том, что многие сигналы очень похожи.

В ранней Вселенной происходили экзотические высокоэнергетические космологические процессы, которые включают в себя "космические струны", "фазовые переходы" и "доменные стены". Последние два события, как полагают ученые, произошли вскоре после Большого взрыва, но еще до того, как остатки излучения этого события распространились по Вселенной. Таким образом, если новые результаты подтвердятся и одним из источников фонового шума Вселенной станут доменные стены, то обнаруженный сигнал гравитационных волн на самом деле будет самым близким к началу Вселенной.

Также эти космологические процессы могут помочь в обнаружении неуловимой темной материи. По словам ученых, доменные стены движутся, развиваются и несут много энергии, а также выпускают гравитационные волны. Но в какой-то момент эти структуры разрушаются и остаются сгустки темной материи.

Доменные стены, которые представляют собой сложные структуры, впервые ученые предложили более 50 лет назад для того, чтобы объяснить, почему во Вселенной содержится гораздо больше обычной материи, чем антиматерии. В отличие от обычной материи, состоящей из положительных протонов и отрицательных электронов, антиматерия состоит из отрицательных протонов и положительных электронов. Считается что обычная материя и антиматерия должны быть полностью симметричны, а значит после Большого взрыва их должно было появиться поровну во Вселенной. Но обычная материя полностью доминирует в космосе.

Изучение фазовых переходов позволяет ученым заглянуть во многие различные фазы, через которые прошла ранняя Вселенная, чтобы создать обычные электроны, протоны и нейтроны. Космические фазовые переходы были вызваны изменением температуры во Вселенной, разные состояния материи взаимодействовали друг с другом, создавая звуковые волны, а также гравитационные волны. Возможно обнаруженный шум гравитационных волн берет свое начало из этого источника.

Но сигналы от разных источников кажутся похожими, и их сложно выделить и отнести к одному источнику. Но авторы исследования считают, что обновленные детекторы гравитационных волн смогут это сделать. Но нужно иметь конкретные прогнозы о том, что искать и как интерпретировать данные.

Ирина Скиба / Skibair
Журналист AOinform