Сигнали з початку Всесвіту: дивні коливання в просторі–часі спантеличили вчених

Вчені все ще шукають джерело слабкого, постійного шуму гравітаційних хвиль, який був виявлений минулого року в Чумацькому Шляху. Нове дослідження, опубліковане в журналі Physical Review D, припускає, що ці хвилі можуть вказувати на більш ніж одне джерело, пише Space.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Фоновий шум Всесвіту, або низькочастотні гравітаційні хвилі, були вперше виявлені влітку 2023 року. Передбачається, що ці коливання в просторі–часі виникли внаслідок злиття надмасивних чорних дір, кожна з яких має масу в 1 млрд разів більшу, ніж у Сонця. Але також ці хвилі могли виникнути з інших джерел, вважають автори нового дослідження.

Вчені виявили, що на додаток до гіпотези двох чорних дір, виявлені гравітаційні хвилі можна також пояснити трьома космологічними джерелами. Водночас сигнал гравітаційних хвиль може бути навіть сумішшю різних джерел. Вчені кажуть, що проблема в тому, що багато сигналів дуже схожі.

У ранньому Всесвіті відбувалися екзотичні високоенергетичні космологічні процеси, які включають в себе "космічні струни", "фазові переходи" і "доменні стіни". Останні дві події, як вважають вчені, відбулися незабаром після Великого вибуху, але ще до того, як залишки випромінювання цієї події поширилися Всесвітом. Отже, якщо нові результати підтвердяться і одним із джерел фонового шуму Всесвіту стануть доменні стіни, то виявлений сигнал гравітаційних хвиль насправді буде найближчим до початку Всесвіту.

Також ці космологічні процеси можуть допомогти у виявленні невловимої темної матерії. За словами вчених, доменні стіни рухаються, розвиваються і несуть багато енергії, а також випускають гравітаційні хвилі. Але в якийсь момент ці структури руйнуються і залишаються згустки темної матерії.

Доменні стіни, які являють собою складні структури, вперше вчені запропонували понад 50 років тому для того, щоб пояснити, чому у Всесвіті міститься набагато більше звичайної матерії, ніж антиматерії. На відміну від звичайної матерії, що складається з позитивних протонів і негативних електронів, антиматерія складається з негативних протонів і позитивних електронів. Вважається, що звичайна матерія й антиматерія мають бути повністю симетричні, а отже, після Великого вибуху їх повинно було з'явитися порівну у Всесвіті. Але звичайна матерія повністю домінує в космосі.

Вивчення фазових переходів дає змогу вченим зазирнути в багато різних фаз, через які пройшов ранній Всесвіт, щоб створити звичайні електрони, протони і нейтрони. Космічні фазові переходи були викликані зміною температури у Всесвіті, різні стани матерії взаємодіяли один з одним, створюючи звукові хвилі, а також гравітаційні хвилі. Можливо, виявлений шум гравітаційних хвиль бере свій початок з цього джерела.

Але сигнали від різних джерел здаються схожими, і їх складно виділити і зарахувати до одного джерела. Але автори дослідження вважають, що оновлені детектори гравітаційних хвиль зможуть це зробити. Але потрібно мати конкретні прогнози про те, що шукати і як інтерпретувати дані.

Як уже писав Фокус, космічні телескопи NASA почали 2024 рік з подвійного вибуху. На новому знімку показано різні види світла, які випромінюють залишки не однієї, а щонайменше двох зірок, що вибухнули.