Джерелом гравітаційних хвиль може бути темна матерія

Гравітаційні хвилі вперше виявили у 2015 році, через сторіччя після передбачень Ейнштейна. По суті це збурення на тканині простору-часу, яку зазвичай створюють катаклізми космічного масштабу – зіткнення чорних дір або нейтронних зірок.

Цікаво Астрономи виявили планету, яка відновила свою атмосферу завдяки вулканічній активності

Ці події стають джерелом коротких сигналів, які "омивають" Землю за секунди або навіть швидше. Але теоретично повинно бути постійне фонове поле слабких хвиль з величезною довжиною хвилі, якому може знадобитися більше року, щоб пройти повз нас. Їх набагато складніше засікти, і вони вимагають значно більших детекторів, ніж ті, які можна побудувати на Землі.

Але у січні колаборація NANOGrav повідомила про перше виявлення саме цих хвиль з частотою близько 10^-8 Гц. Їх помітили астрономи у ході спостереження за серією яскравих пульсарів протягом десяти з гаком років, проаналізувавши інтервали спотворення світла, які відповідали руху гравітаційних хвиль.

Дослідження гравітаційних хвиль вченими

Астрофізики з Університету Майнца вивчили джерело цих хвиль і виявили, що сигнал збігається з двома сценаріями, що лежать поза Стандартної моделі: з фазовим переходом в ранньому Всесвіті і полем аксіоноподобних частинок, які можуть бути темною матерією.

• Перший варіант веде нас майже до народження Всесвіту.

Після Великого вибуху вона була заповнена кварк-глюонної плазмою – густим "супом" елементарних частинок – які повільно охолоджувалися і перетворювалися в ту матерію, яку ми знаємо сьогодні. Вважається, що цей фазовий перехід став причиною колосальних збурень, які можна виявити сьогодні у вигляді низькочастотних гравітаційних хвиль.

• Другий сценарій передбачає, що низькочастотні гравітаційні хвилі могли виникнути з "поля темної матерії".

Аксіон – гіпотетичні елементарні частинки, які переміщаються по Всесвіту у вигляді хвиль, рідко взаємодіючи зі звичайною матерією. Вони могли передати енергію іншої гіпотетичної частинки – темного фотону. Це перенесення енергії посилило квантові флуктуації у полі темного фотона, які виросли у щось на зразок фонової гравітаційної хвилі.

На думку вчених, з двох сценаріїв найбільш імовірний фазовий перехід. Однак наголошують, що перший висновок – що хвилі виникли через фонового шуму від зіткнення надмасивних чорних дір – все ще найкращий.