Пространствено-времевите гънки, наречени космически струни, които може да са се образували в ранната Вселена, биха могли да са доминиращ източник на гравитационни вълни при свръхвисоки честоти според нови изчисления.

Съществуващите и планираните детектори за гравитационни вълни, от пулсарни тайминг масиви до лазерни интерферометри, сондират сигнални честоти до няколко килохерца. Но по-високите честоти дават възможност за откриване, чист от астрофизични сигнали (като тези от двойни системи черни дупки) и доминиран от сигнали, идващи от процеси в ранната Вселена (инфлация, първични фазови преходи и други).

Сега Жералдин Серван (Géraldine Servant) от Университета в Хамбург, Германия, и Най-големият ускорителен център в Германия Електронен синхротрон DESY и Пеера Симакакорн (Peera Simakachorn) от Университета във Валенсия, Испания, изчисляват спектъра на един възможен източник на първични сигнали – космическите струни [ 1 ]. Резултатите предполагат, че космическите струни може да са доминиращият източник на свръхвисокочестотни сигнали.

Космическите струни са почти едноизмерни, топологични пространствено-времеви дефекти, които, подобно на пукнатини в лед, могат да се образуват по време на фазов преход, нарушаващ симетрията. Такива струни могат да образуват бримки, които се разпадат чрез освобождаване на гравитационни вълни.

Серван заявява, че търсенето на тези вълни е добре мотивирано, тъй като космическите струни участват в повечето теории, надхвърлящи Стандартния модел на физиката на елементарните частици.

Двамата изследователи разглеждат два сценария, при които струните са резултат от "локално" и "глобално" нарушаване на симетрията и изчислява съответните им емисии.

Изследователите заключават, че "локалните" струни могат да генерират по-голямата част от високочестотното излъчване, позволено от съществуващите ограничения за наблюдение, намалявайки сигнала от "глобалните" струни, свързани с модели, които включват хипотетични частици като "тежките аксиони".

Ако детекторите някога достигнат чувствителността, необходима за забелязване на тези сигнали, наклоните и пречупванията в спектъра на сигнала ще носят информация за полетата, които произвеждат струните. Това има потенциала да даде ключа към разработването на Обединителна теория на квантовата механика и Общата теория на относителността.

Въпреки това, новите изчисления показват, че нито една от досега теоретичните концепции за детектори [ 2 ] не предлага сериозен потенциал за откриване, отбелязва Симакакорн.

"Ясно е, че ще имаме нужда от нещо като революция в техниките за откриване, но научният аргумент за първичните сигнали е много силен", добавя Серван.

Справка:

1. G. Servant and P. Simakachorn, “Ultrahigh frequency primordial gravitational waves beyond the kHz: The case of cosmic strings,” Phys. Rev. D 109, 103538 (2024).
2. N. Aggarwal et al., “Challenges and opportunities of gravitational-wave searches at MHz to GHz frequencies,” Living Rev. Relativ. 24, 4 (2021).

Източник: Cosmic Strings’ Imprints in High-Frequency Gravitational Waves, Physics

Още по темата

16/05/2024

Физика

За първи път се търсят гравитационни вълни през гравитационните лещи

22/01/2024

Космос

Първата минута на Вселената може да се наблюдава с гравитационни вълни

29/06/2023

Космос

Симфония на чудовищни ​​гравитационни вълни е регистрирана за първи път

08/06/2023

Космос

Отломките от смъртта на звездите може да са източник на нов вид гравитационни вълни (видео)