Обсерваторией NANOGrav в прошлом году были обнаружены странные гравитационные волны очень низкой частоты. Поначалу феномен идентифицировали как проявление фазового перехода, произошедшего вскоре после Большого взрыва. Новое исследование ставит серьезные вопросы по поводу этой гипотезы и выдвигает оригинальную версию.
Как анализирует ситуацию журнал Physical Review Letters, сомнения вызывает факт, что вид происходящего перехода чересчур медленный, не согласующийся со скоростью расширения Вселенной. Ученые предположили: в основе таких волн может лежать неизвестная физика.
Гравитационные волны – это искажения в ткани пространства и времени, которые возникают под влиянием массивных космических объектов. Их можно наблюдать, скажем, после столкновения двух черных дыр или нейтронных звезд. Данные объекты излучают гравитационные волны постоянно, если образуют хоть одну бинарную систему (то есть, когда два объекта вращаются друг вокруг друга).
Североамериканской наногерцовой обсерватории гравитационных волн (NANOGrav) удалось в прошлом году зафиксировать гравитационные волны на неожиданно низкой частоте (в наногерцовом диапазоне). Ученые озадачены: их частота намного ниже, чем у волн, генерируемых сверхмассивными черными дырами или нейтронными звездами.
Каков их источник? Возможно, считают эксперты, это космические струны - гипотетические нитевидные структуры, сформировавшиеся во время инфляционного периода Вселенной, то есть, первозданные черные дыры.
Второе вероятное объяснение: фазовый переход первого порядка, являющийся крупным переходным процессом, что случился вскоре после Большого взрыва. Вселенная тогда остывала и расширялась. Но и эту гипотезу поставили под сомнение.
Суть фазового перехода — это внезапные изменения свойств вещества при достижении критической температуры. Так вода становится льдом при температуре замерзания. Есть особый тип перехода «сверхохлажденный», это когда вещество «застывает» в определенном состоянии на длительное время, даже при достижении критической температуры. Так замедляется процесс превращения. Вода, например, останется жидкой и при минус одном-двух градусов.
Ученые проанализировали гравитационные волны, выявленные NANOGrav, и поняли, что для генерации волн такой низкой частоты переход должен быть сверхтекучим. Вот только в этом случае переход должен быть неожиданным, ведь его скорость не соответствует скорости расширения Вселенной. Таких сверхмедленных переходов крайне трудно достичь.
Вывод: странные волны, обнаруженные NANOGrav, не могут иметь суперфроидного происхождения. Но если они реально возникают при переходе первого порядка, то за ними должна стоять неизвестная физика.
Если ученым удастся понять данное явление, это прольет свет на фундаментальные вопросы происхождения Вселенной. Поможет и разобраться в процессах, которые лишь кажутся простыми, но так и не поняты до конца. В числе таких странностей - просачивание воды через породы и неясный в деталях механизм распространения лесных пожаров.
