Гравитационные волны: ключ к тайне первых мгновений Вселенной

Ученые считают, что гравитационные волны помогут раскрыть загадку «потерянной секунды» после Большого взрыва. Новое исследование Рошана Рошана и Грэма Уайта предлагает методы для изучения этого периода.

Современная космология столкнулась с неразгаданной тайной: между фазой инфляции (расширения Вселенной) и началом нуклеосинтеза (формирования атомов) существует пробел длительностью в одну секунду. Этот период оставался недоступным для наблюдения из-за непроницаемости среды для электромагнитных волн, включая реликтовое излучение.

Гравитационные волны, предсказанные Эйнштейном и подтвержденные в 2015 году, могут стать решением. В отличие от света, они способны проникать через плотные среды, сохраняя информацию о событиях, произошедших в первые мгновения после рождения Вселенной. По мнению авторов исследования, анализ этих волн позволит изучить дисбаланс материи и антиматерии, а также скорость расширения пространства.

Три метода обнаружения:
1. Усовершенствованные интерферометры (наземные и космические), аналогичные LIGO, для фиксации высокочастотных волн.
2. Астрометрия — измерение гравитационных искажений в движении звезд.
3. Пульсарные тайминговые массивы, отслеживающие низкочастотные волны через изменение сигналов нейтронных звезд.

Цель — обнаружение стохастического фона гравитационных волн (SGWB), который, подобно реликтовому излучению, несет следы ранней Вселенной. Его анализ может выявить следы фазовых переходов — «звуковых» ударных волн от столкновений первичной материи.

Другие гипотетические источники волн:
• Топологические дефекты — разрывы в структуре пространства-времени.
• Скалярные события — крупномасштабные колебания материи, описываемые уравнениями квантовой физики.

Перспективы: Даже без обнаружения высокочастотных волн SGWB даст новое понимание эволюции температуры Вселенной. Проекты детекторов следующего поколения уже разрабатываются, приближая эру гравитационно-волновой астрономии.