Під час охолодження раннього Всесвіту в його гарячій плазмі утворилися бульбашки, спричинивши гравітаційні хвилі. Нове дослідження припускає, що ці космічні брижі можна виявити вже тепер.
Фізики припускають, що в ранньому Всесвіті незабаром після Великого Вибуху трапився фазовий перехід. Тобто відбулася зміна форми та властивостей речовини, яка зазвичай супроводжується зміною температури. Як приклади такої зміни — перехід гарячої води в пару або плавлення металу. У ранньому Всесвіті, що швидко розширювався, ймовірно, відбувалося щось схоже, адже плазма, яка тоді заповнювала простір, охолоджувалася.
Однак фазовий перехід у ранньому Всесвіті був дивовижним, спричинивши появу гравітаційних хвиль, бриж у просторі-часі, які найчастіше виникають у процесі зіткнення (злиття — Ред.) між масивними тілами, такими як чорні діри та нейтронні зорі. Ба більше, за словами науковців з Гельсінкського університету (Фінляндія), гравітаційні хвилі, викликані фазовим переходом раннього Всесвіту, були такими потужними, що їх можна було б виявити за допомогою майбутньої американсько-європейської космічної місії «Лазерна інтерферометрична космічна антена»(Space Antenna (Laser Interferometer Space Antenna, LISA).
У новому дослідженні науковці виконали моделювання за допомогою методу, відомого як голографічний дуалізм, щоб з’ясувати, яким може бути сигнал від цих гравітаційних хвиль. Голографічний дуалізм (holographic duality) заснований на теорії струн і дає змогу вченим математично описувати поведінку частинок у гравітаційному та безгравітаційному середовищі.
Застосувавши цей метод, дослідники змогли проаналізувати ймовірні події, які відбулися після фазових переходів у ранньому Всесвіті. Створена ними модель враховувала температуру, при якій, ймовірно, відбувався перехід, а також швидкість розширення Всесвіту.
Уявлення художника про майбутні космічні зонди місії LISA. Фото з сайту www.space.com.
Оскільки нікого не було поруч, щоб спостерігати за цими ранніми фазовими переходами у Всесвіті, коли вони відбувалися, процес все ще сильно оповитий таємницею. На думку науковців, коли гаряча плазма охолоджувалася, в ній почали утворюватися бульбашки в рамках так званого процесу нуклеації (nucleation process). Нуклеація є першим кроком у переході між фазами (наприклад, від води до пари чи від води до льоду), коли у вихідному середовищі утворюються бульбашки, що діють як центри процесу переходу.
Але ці бульбашки, як вважають дослідники, зіткнулися одні з одними у Всесвіті, що зазнавав трансформації, спричинивши появугравітаційних хвиль. І такі хвилі можна зареєструвати.
Однак, щоб розгадати цей таємничий процес, ще знадобиться деякий час. Згідно з очікуваннями, LISA — спільний проєкт Європейського космічного агентства (European Space Agency, ESA) і NASA — почнеться не раніше 2037 року. LISA стане першою космічною місією для реєстрації гравітаційних хвиль.Вона зможе зафіксувати невеликі коливання простору-часу, що виникли внаслідок зіткнення чорних дір і спалахів наднових. Якщо місія знайде сигнали, описані в дослідженні фінських науковців, це буде першим доказом, який підтвердить гіпотези про фазові переходи раннього Всесвіту.
Результати дослідження оприлюднено у березневому числі Physical Review Letters.
За інф. з сайту www.space.com підготував Іван Крячко
