Гравитационные волны из ниоткуда: почему они противоречат почти всем теориям
Кажется, физики сделали открытие, которое само себя опровергает. В 2020-х годах международный научный проект NANOGrav зафиксировал странные гравитационные волны. Они поступают со всех направлений и имеют частоты в диапазоне 2,5-12 наногерц. То есть — исходят буквально из каждой точки наблюдаемой Вселенной. Напоминает реликтовое излучение, но в формате гравиволн.
Сигналы этих волн фиксировались необычным способом — через мельчайшие отклонения во времени прихода радиосигналов от нейтронных звезд. Проходя между звездой и Землей, гравитационные волны искривляют пространство-время, заставляя сигналы приходить чуть быстрее или медленнее. Так ученые "услышали" космическую рябь.
Единственное объяснение, которое пока работает
В 2021 году физик Николай Горькавый предложил называть такие волны реликтовыми. По его гипотезе, они — эхо слияний черных дыр из предыдущей итерации Вселенной, до последнего Большого взрыва. При расширении Вселенной эти волны "растянулись" и получили сегодняшнюю низкую частоту. Пока это — единственное объяснение, которое не вызывает внутренних противоречий.
Остальные гипотезы не выдерживают проверку
Ученые пробовали и другие версии происхождения наногерцевых гравиволн:
- Слияние сверхмассивных черных дыр. Эти процессы действительно могут порождать гравитационные волны. Но, по расчетам, амплитуда волн не совпадает с зафиксированной, а для нужного количества событий слияний пришлось бы предположить, что черные дыры сталкиваются намного чаще, чем мы наблюдаем.
- Фазовые переходы в ранней Вселенной. После Большого взрыва могло произойти разделение электрослабого взаимодействия на электромагнитное и слабое. Это, теоретически, сопровождалось переходом от ложного вакуума к истинному — энергетически стабильному состоянию. Такие переходы тоже могли бы вызвать гравиволны.
Но есть одно "но": моделирование показало, что диапазон условий для генерации нужных волн — чрезвычайно узкий. Если вакуум распространялся слишком быстро — волны не успевали сформироваться. Слишком медленно — не успевал завершиться переход.
А еще: при завершении такого перехода Вселенная должна была вновь сильно разогреться, а это делает появление нужных волн ещё менее вероятным.
А что же тогда это за сигнал
Авторы последнего исследования честно признаются: у них нет другого объяснения. Всё, кроме гипотезы Горькавого, либо противоречит наблюдаемым данным, либо требует слишком натянутых допущений. Может, это действительно следы прошлой Вселенной?
Уточнения
Вселе́нная (от словообразовательной кальки с греч. οἰκουμένη "ойкумена", "обитаемое, освоенное людьми пространство" — всеобъемлющее понятие в эпоху представлений о Земле как о середине мира) — не имеющее строгого определения понятие в астрономии и философии, под которым чаще всего подразумевается совокупность всей существующей в мире энергии, материи и пространства-времени.