Вчені вивчають ранні процеси в історії Всесвіту і вважають, що гравітаційні хвилі можуть допомогти зрозуміти загадкову “односекундну прогалину” між космічною інфляцією і первинним нуклеосинтезом.
Вчені продовжують шукати відповіді на питання про ранні процеси в історії Всесвіту. Існує так звана “односекундна прогалина” в знаннях про його еволюцію, яка залишається незрозумілою.
За більш ніж сто років було зроблено два видатних відкриття, що підтверджують теорію Великого вибуху. У 1968 році вчені виявили реліктове випромінювання, а у 2015 році – гравітаційні хвилі. Ці відкриття значно збагатили наше розуміння історії Всесвіту, але ранні миті його існування досі не вивчені. Автори нового дослідження припускають, що гравітаційні хвилі допоможуть заповнити цю прогалину.
Згідно з теорією Великого вибуху, після народження Всесвіту в перші хвилини відбувалися дві стадії його еволюції. Перша – космічна інфляція, коли Всесвіт стрімко розширювався, і друга – первинний нуклеосинтез, коли почали формуватися перші атоми. Однак проміжок між закінченням космічної інфляції та початком нуклеосинтезу триває 1 секунду, і про нього фізикам нічого не відомо.
Бачити, що відбувалося в цей короткий період, складно, оскільки він був непрозорим для електромагнітних хвиль. Температура у Всесвіті могла знизитися на 22 порядки за одну секунду, і розуміння цього процесу має ключове значення для вивчення первинного нуклеосинтезу і формування відомого нам Всесвіту.
Автори дослідження вважають, що гравітаційні хвилі можуть проникнути в цей загадковий проміжок часу. Це дасть змогу вченим дослідити дисбаланс між матерією та антиматерією і швидкість розширення Всесвіту в цей момент. Однак для цього потрібен новий набір наукових інструментів.
Після офіційного виявлення гравітаційних хвиль у фізиків з’явилося безліч ідей для їх подальшого вивчення. Дослідники запропонували створити більш просунуті лазерні інтерферометри, що перевершують LIGO, який використовувався для первинного відкриття гравітаційних хвиль. Пристрої розмістять як на Землі, так і в космосі, щоб вивчати як низькочастотні, так і високочастотні гравітаційні хвилі.
З новими інструментами вчені зможуть побачити фон гравітаційних хвиль, аналогічний реліктовому випромінюванню, оскільки він є залишком початкової фази існування Всесвіту. Цей фон може містити інформацію про гравітаційні хвилі, які допоможуть вивчити початок Всесвіту.
Автори дослідження припускають, що гравітаційні хвилі можуть відображати потужні події, що відбувалися під час загадкової однієї секунди. Ці хвилі виникли через зіткнення оболонок, що оточують ранню гарячу матерію. Крім того, фізики вважають, що гравітаційні хвилі могли утворитися внаслідок топологічних дефектів або розривів у просторі-часі.