Тема:

Гравитационные волны 3 месяца назад

Астрономы наконец открыли космические струны?

Недавнее открытие может стать свидетельством существования космических струн.

Недавнее открытие может стать свидетельством существования космических струн.
Иллюстрация Daniel Dominguez/CERN's ECO Department.

Возможно, наблюдатели наконец обнаружили космические струны. Эти удивительные объекты, предсказанные самыми смелыми физическими теориями, могут простираться от галактики до галактики, будучи по диаметру не больше протона.

Мир как струнный оркестр

Как может образоваться этакое чудо? Теоретики дают несколько возможных объяснений. Например, знаменитая теория струн предполагает, что всё, что кажется нам частицами – на самом деле лишь струны, которые по-разному колеблются. Один способ колебаний превращает струну в электрон, другой – в протон, и так далее.

Почти все эти струны очень короткие. Но, если передать струне очень много энергии, она начнёт расти. В первые доли секунды после Большого взрыва пространство было так наполнено энергией, что некоторые струны могли достичь астрономической длины.

Кроме того, струны могут быть участками многомерного пространства, "свёрнутыми в трубочку" по всем измерениям, кроме одного. Есть и другие гипотетические способы возникновения струн космического масштаба.

Волны нетерпения

Многие модели предсказывают, что в юной Вселенной возникла целая сеть космических струн. Колебания этих струн должны были породить волны, только не звуковые, а гравитационные. И если так, то это гравитационное эхо до сих пор странствует по космосу.

Между тем учёные наблюдают гравитационные волны уже несколько лет. Однако действующие детекторы LIGO и VIRGO могут засечь лишь высокочастотные сигналы. Такие гравитационные всплески порождаются столкновениями чёрных дыр массой в несколько солнц или нейтронных звёзд. Гипотетическая паутина космических струн должна была испускать гравитационные волны более низкой частоты.

И, похоже, недавно наблюдатели всё-таки обнаружили низкочастотные гравитационные волны. Вести.Ru подробно рассказывали об этом открытии. Напомним, что астрономы отслеживали смещение пульсаров – своеобразных космических маяков, созданных самой природой. Учёные стремились выяснить, не раскачиваются ли эти небесные тела на гравитационных волнах, и пришли к выводу, что, кажется, всё-таки раскачиваются.

Сами авторы открытия призывают к осторожности. Они напоминают, что данные нуждаются в дальнейшей проверке. Всё ещё не исключено, что обнаруженный эффект создают не гравитационные волны, а просто случайные шумы и помехи, неизбежные при любых измерениях.

Однако пока наблюдатели осторожничают и перепроверяют расчёты, теоретики говорят: "Допустим, что это всё-таки низкочастотные гравитационные волны. Что же в таком случае могло их породить?". И предлагают разные механизмы, один интереснее другого.

Долгожданная музыка

Сами авторы открытия связывают обнаруженные низкочастотные гравитационные волны со сверхмассивными чёрными дырами. Но есть и другие варианты.

В журнале Physical Review Letters опубликованы сразу две научные статьи (1, 2), авторы которых заявляют: найденный наблюдателями сигнал может быть порождён именно космическими струнами.

Первое исследование опубликовано физиками из Королевского колледжа Лондона. Они утверждают, что гипотеза о космических струнах объясняет свойства обнаруженных гравитационных волн даже лучше, чем версия со сверхмассивными чёрными дырами.

Исследователи из Института ядерной физики Общества имени Макса Планка, опубликовавшие второе исследование, не столь категоричны.

"Всё, что мы можем сказать, это то, что в настоящее время гравитационные волны от космических струн являются вполне жизнеспособным объяснением [свойств] сигнала", – говорит соавтор этого исследования Кай Шмитц (Kai Schmitz).

Любопытно, что одновременно в том же журнале вышла и третья статья. Её авторы предлагают совсем иную, но не менее интересную версию. Они предполагают, что низкочастотные гравитационные волны возникли… при рождении первичных чёрных дыр, о которых Вести.Ru тоже в своё время писали.

Это, конечно, не космические струны, но тоже "заклятые друзья" теоретиков, которые никогда ещё не обнаруживались наблюдателями. Их открытие стало бы не менее значимым историческим событием.

Все три модели объединяет одно: их можно проверить. Правда, не прямо сейчас, но с помощью детекторов гравитационных волн следующего поколения, таких как LISA. Этим инструментам будут доступны частоты, скрытые от действующих систем LIGO и VIRGO. Тогда и станет окончательно ясно, звучит ли во Вселенной музыка космических струн.

К слову, ранее Вести.Ru рассказывали о том, что наблюдатели, возможно, уже обнаружили космическую струну в центре Галактики.