Гравитационные волны впервые обнаружили в 2015 году, спустя столетие после предсказаний Эйнштейна. По сути это возмущение на ткани пространства-времени, которое обычно создают катаклизмы космического масштаба – столкновения черных дыр или нейтронных звезд.

Интересно Астрономы обнаружили планету, которая восстановила свою атмосферу благодаря вулканической активности

Эти события становятся источником коротких сигналов, которые "омывают" Землю за секунды или даже быстрее. Но теоретически должно быть постоянное фоновое поле слабых волн с огромной длиной волны, которому может понадобиться больше года, чтобы пройти мимо нас. Их гораздо сложнее засечь, и они требуют значительно больших детекторов, чем те, которые можно построить на Земле.

Но в январе коллаборация NANOGrav сообщила о первом обнаружении именно этих волн с частотой около 10-8 Гц. Их заметили астрономы в ходе наблюдения за серией ярких пульсаров в течение десяти с лишним лет, проанализировав интервалы искажения света, которые отвечали движению гравитационных волн.

Исследование гравитационных волн учеными

Астрофизики из Университета Майнца изучили источник этих волн и обнаружили, что сигнал совпадает с двумя сценариями, которые лежат вне Стандартной модели: с фазовым переходом в ранней Вселенной и полем аксионоподобных частиц, которые могут быть темной материей.

  • Первый вариант ведет 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".

Аксион – гипотетические элементарные частицы, которые перемещаются по Вселенной в виде волн, редко взаимодействуя с обычной материей. Они могли передать энергию другой гипотетической частицы – темного фотона. Этот перенос энергии усилил квантовые флуктуации в поле темного фотона, которые выросли во что-то вроде фоновой гравитационной волны.

По мнению ученых, из двух сценариев наиболее вероятен фазовый переход. Однако отмечают, что первый вывод – что волны возникли из-за фонового шума от столкновения сверхмассивных черных дыр – все еще самый подходящий.