Космос повинен бути сповнений тріщин в просторі-часі, так званими космічними струнами.
Шукати струни вченим доведеться не за допомогою традиційної астрономії, а за їх гравітаційно-хвильової сигнатури, яка може зберігатися в просторі-часі після зникнення струни ще дуже довгий час.
Коли вік Всесвіту не становив і однієї секунди, вона вже зазнала найрадикальніші перетворюючі фазові переходи. Цей подвиг більше ніколи не повторювався. Дані фазові переходи повністю реорганізували Всесвіт, коли єдина сила ((гіпотетична, звичайно ж) розділилася на окремі фундаментальні сили: гравітацію, сильну ядерну взаємодію, слабку ядерну взаємодію й електромагнетизм.
Коли сили розділилися, фундаментальна енергія квантового вакууму простору-часу теж змінилася, але не ідеально. Уявіть замерзаючу в лотку для кубиків льоду воду. Коли відбувається фазовий перехід, утворюються кристали льоду, орієнтовані в різних напрямках. Десь молекули води шикуються в одну лінію, утворюючи кристал, а десь орієнтація зовсім інша. Незважаючи ні на що, вся вода перетворюється в лід, між доменами різного розташування кристалів можуть з’являтися дефекти.
Ви можете побачити ці дефекти-тріщини й різного роду вади всередині кубиків. Щоб побачити тріщини та вади, що виникли в просторі-часі, нам потрібно подивитися набагато уважніше. Дефекти, що з’явилися під час ранніх фазових переходів Всесвіту, можуть мати різні розміри, але найбільш поширеним, ймовірно, є одновимірна тріщина, відома як космічна струна, яка, до речі, не пов’язана з суперструнами теорії струн.
Найкращий спосіб знайти космічну струну — не шукати її саму, а зосередитися на пошуку місць, де вони заплутуються в самій собі або в інших струнах. При цьому можуть утворитися петлі з тягучої матерії. І ці петлі дуже нестабільні: вони вібрують як божевільні, поки не скинуть достатньо енергії, щоб зникнути.
Багато теорій раннього Всесвіту передбачають, що космічні струни повинні існувати повсюдно. Але спостереження поки нічого не дали — ні подвійних відображень далеких галактик, коли струни розділяють світло, немов ножем, ні спалахів випромінювання від вібрації струн.
Нещодавно опублікована на arXiv.org стаття пропонує новий підхід до пошуку струн: замість того, щоб шукати прямі ознаки космічних струн, слід шукати непрямі ознаки, сліди, які вони залишають в самому просторі-часі.
- Знайдено джерело води на Марсі
- Глобальні бурі та «вежі» з пилу могли вичерпати всю воду на стародавньому Марсі
- Подивіться на пару взаємодіючих галактик. Останній раз “Хаббл” знімав їх у 2008 році (фото)
Петлі космічних струн неймовірно масивні й вкрай нестабільні. Це потужна сила, здатна створювати гравітаційні хвилі, які являють собою брижі в тканині простору-часу. Але сучасні прилади не володіють достатньою чутливістю, щоб виявити одиничну вібруючу петлю.
При цьому гравітаційні хвилі не зовсім схожі на хвилі на воді або на звукові. Вони не просто проходять крізь простір-час — вони можуть безповоротно деформувати простір-час, створивши якусь подобу фонової “пам’яті”.
У недавньому дослідженні астрофізики вивчили природу гравітаційно-хвильової пам’яті, залишеної вібруючими петлями космічної струни. Вони виявили, що найсильніші хвилі з’являються, коли в петлях утворюються вигини й перегини. Отже, і пам’ять даної події буде сильніша.
Як ми вже говорили, астрономам ще не вдалося знайти доказів існування космічних струн, але теоретики вже давно загадують над питанням, «а чи не розсіялися космічні струни давним-давно, не залишивши ніяких доказів свого існування?». Але якщо ми будемо шукати їх гравітаційно-хвильову пам’ять, то можемо наштовхнутися на докази їх існування, нехай і давнього.
Залишається головне питання: чи можуть вчені виявити цю пам’ять? На жаль, говорити про це поки рано, через те, що вчені не знають, який вплив вона може мати на простір-час.
Можливо, гравітаційна енергія струн утворює маленькі чорні діри. У цьому випадку пам’яті про гравітаційні хвилі може не залишатися, оскільки більша частина енергії буде спрямована на утворення чорної діри. Але якщо вся енергія піде на формування гравітаційних хвиль, їх сліди можна буде виявити за допомогою приладів наступного покоління, таких як космічна антена з лазерним інтерферометром.
Гравітаційна хвильова пам’ять є ключовим прогнозом загальної теорії відносності, і астрономи розробляють технологію, необхідну для її виявлення.
Натхнення: www.popmech.ru