Гравитационные волны, впервые обнаруженные в 2015 году, столетие спустя после предсказаний Эйнштейна, это рябь на ткани пространства-времени, которую обычно создают катаклизмы космического масштаба — столкновения черных дыр или нейтронных звезд.
Эти события становятся источником кратких сигналов, «омывающих» Землю за секунды или даже быстрее. Но теоретически должно быть постоянное фоновое поле слабых волн с огромной длиной волны, которому может потребоваться больше года, чтобы пройти мимо нас. Их гораздо сложнее засечь, и они требуют гораздо больших детекторов, чем те, которые можно построить на Земле.
Но в январе коллаборация NANOGrav сообщила о первом обнаружении этих волн с частотой около 10 в -8 степени Гц. Их заметили астрономы в ходе наблюдения за серией ярких пульсаров в течение десяти с лишним лет, проанализировав интервалы искажения света, которые соответствовали движению гравитационных волн, пишет New Atlas.
Астрофизики из Университета Майнца изучили источник этих волн и обнаружили, что сигнал совпадает с двумя сценариями, лежащими вне Стандартной модели: с фазовым переходом в ранней Вселенной и полем аксионоподобных частиц, которые могут быть темной материей.
Первый вариант уводит нас почти к рождению Вселенной. После Большого взрыва она была заполнена кварк-глюонной плазмой — густым «супом» элементарных частиц — которые медленно охлаждались и превращались в ту материю, которую мы знаем сегодня. Считается, что этот фазовый переход стал причиной колоссальных возмущений, которые можно обнаружить сегодня в виде низкочастотных гравитационных волн.
Второй сценарий предполагает, что низкочастотные гравитационные волны могли возникнуть из «поля темной материи». Аксионы — гипотетические элементарные частицы, которые перемещаются по Вселенной в виде волн, редко взаимодействуя с обычной материей. Они могли передать энергию другой гипотетической частице — темному фотону. Этот перенос энергии усилил квантовые флуктуации в поле темного фотона, которые выросли в нечто вроде фоновой гравитационной волны.
По мнению ученых, из двух сценариев наиболее вероятен фазовый переход. Однако подчеркивают, что первоначальный вывод — что волны возникли из-за фонового шума от столкновения сверхмассивных черных дыр — все еще самый подходящий.
Альтернативное объяснение гравитационных волн, вызванных столкновением двух черных дыр, зафиксированным в прошлом году, дали ученые из Гонконга. Они другую гипотезу — возможно, имело место столкновение двух бозонных звезд, гипотетических объектов, невидимых и невероятно плотных.
