В 2023 году обсерватория NANOGrav обнаружила странные гравитационные волны очень низкой частоты

В 2023 году обсерватория НАНОГрав обнаружила странные гравитационные волны с чрезвычайно низкими частотами. Первоначально их связывали с фазовым переходом, произошедшим вскоре после Большого взрыва, но новые исследования поставили под сомнение это предположение. В частности, тип происходящего перехода настолько медленный, что несовместим со скоростью расширения Вселенной. Это говорит о том, что за этими волнами могут стоять неизвестные физические принципы.

Общая теория относительности Эйнштейна с 1915 года предсказывала, что гравитационные волны — это искажения в ткани пространства-времени, вызванные массивными космическими объектами. Их можно сравнить с рябью, возникающей на поверхности воды при падении объекта. Например, их можно наблюдать после столкновения двух черных дыр или нейтронных звезд. Когда эти космические объекты образуют хотя бы двойную звездную систему (два объекта, вращающиеся вокруг друг друга), они непрерывно излучают гравитационные волны).

В прошлом году Североамериканская наногерцовая гравитационно-волновая обсерватория (НАНОГрав) обнаружила удивительно низкочастотные гравитационные волны (в наногерцовом диапазоне). С тех пор происхождение этих волн стало предметом споров, поскольку их частоты намного ниже, чем частоты, создаваемые сверхмассивными черными дырами или нейтронными звездами.

Исследователи полагают, что волны могут исходить из более экзотического источника. К ним относятся космические струны (гипотетические нитевидные структуры, которые могли возникнуть во время космической инфляции), первичные черные дыры и фазовые переходы первого рода (последний является наиболее распространенным). Фазовые переходы первого рода — это крупные переходные процессы, произошедшие вскоре после Большого взрыва, когда Вселенная начала остывать и расширяться.

Однако новое исследование, недавно опубликованное в журнале Письма о физических отзывах, сомневаясь в последнем предположении. Эндрю Фоули, соавтор исследования, объясняет: «Теоретики и экспериментаторы предположили, что наногерцовые гравитационные волны возникают в результате знаменитого перехода, произошедшего вскоре после Большого взрыва, изменения, которое привело к изменению массы всех известных элементарных частиц».

Обратите внимание: Можем ли мы использовать гравитационные волны для обнаружения других измерений?.

Блог (Китай). "Однако наша работа выявляет серьезные проблемы с этим привлекательным объяснением их происхождения", - отметил он.

Частота, не соответствующая скорости расширения Вселенной

Фазовый переход – это внезапное изменение свойств вещества, которое обычно происходит при достижении критической температуры. Например, когда вода достигает минусовой температуры, она превращается в лед. Существует также переход, называемый «переохлаждением», который происходит, когда вещество длительное время находится в определенном состоянии, даже достигая критической температуры, замедляя его превращение. В этом случае, например, вода остается в жидкой фазе.

Анализируя гравитационные волны, обнаруженные NANOGrav, исследователи обнаружили, что для создания таких низкочастотных волн переход должен быть сверхтекучим. Однако такой переход был неожиданным, поскольку его скорость не соответствовала скорости расширения Вселенной. «Такого медленного перехода трудно достичь, потому что этот переход медленнее, чем расширение Вселенной», — объяснил Фоли.

Исследователи также проверили, останутся ли данные согласованными, если переход будет ускорен до конца. Они обнаружили, что, хотя это и может помочь в достижении цели, создаваемые гравитационные волны будут иметь частоту значительно выше наногерца. Поэтому эксперты пришли к выводу, что волны, обнаруженные НАНОГравом, не могли происходить из суперкласса. Если они действительно являются результатом переходов первого рода, за ними может стоять неизвестная физика.

Эти результаты также подчеркивают необходимость более глубокого изучения переохлажденных фазовых переходов, особенно если считается, что они произошли в ранней Вселенной. «Есть много тонкостей во взаимосвязи между масштабом энергии перехода и частотой волны. Поэтому нам нужны более тщательные и сложные методы изучения гравитационных волн и ультрахолодных переходов», — сказал Фоли.

Понимание этого явления может помочь раскрыть фундаментальные вопросы о происхождении Вселенной, а также помочь нам понять, казалось бы, простые, но еще не до конца изученные физические процессы, такие как точные механизмы, с помощью которых вода проникает в скалы и распространяется лесные пожары.

Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.

Источник статьи: В 2023 году обсерватория NANOGrav обнаружила странные гравитационные волны очень низкой частоты.