Много малко след Големия взрив (преди 13,8 милиарда години) според астрономите е настъпил краткотраен период на инфлация, по време на който Вселената се е разраснала експоненциално от една безкрайно малка точка до всичко, което виждаме днес.

Сега учени от Китайската академия на науките са пресяли данни от наблюдения в продължение на 15-години за времето на пулсарите, за да поставят някои ограничения върху това как може да е изглеждал този период на инфлация.

Кредит: ASTRON/Danielle Futselaar.

През юни тази година бе обявено, че астрономите са открили доказателства за откриването на ултранискочестотни гравитационни вълни, които вероятно са от безброй двойки свръхмасивни черни дупки в центъра на сливащи се галактики, гравитационни вълни, които заедно образуват "фоново бучене" или така наречения "стохастичен гравитационно вълнов фон". (вж "Симфония на чудовищни ​​гравитационни вълни е регистрирана за първи път")

За разлика от откритите преди това гравитационни вълни, тези нови вълни са с поразително дълги вълни - от порядъка на светлинни години.

Тези улики са открити от различни екипи изследователи, които направиха откриването с помощта на пулсари или така наречените пулсарни времеви масиви (PTA). Пулсарите, тези бързо въртящи се обекти обикновено се използват от астрономите като "часовници". През 1983 г. двама астрономи (Роналд Хелингс и Джордж Даунс) разработиха метод, чрез който астрономите могат да използват набор от тези пулсари, за да проверяватт за измествания, които гравитационните вълни могат да причинят.

За откритието от юни тази година са работили общо пет различни екипа, всички със собствен PTA, като общо 67 пулсара във Вселената са непрекъснато точно проследявани през последните 25 години.

Една от тях бе Северноамериканската нанохерцова обсерватория за гравитационни вълни (NANOGrav), която наблюдава пулсарите от 15 години.

Китайските астрономи са анализирали тези данни за "стохастичния гравитационно вълнов фон" (SGWB - ‘stochastic gravitational wave background’), наблюдаван от NANOGrav, и резултатът е, че те не смятат, че сблъскващи се двойки свръхмасивни черни дупки са източникът на фона, а гравитационните вълни от периода на инфлация на най-ранната вселена.

Кредит: P.S. Cole.

Много малко след Големия взрив (преди 13,8 милиарда години) според астрономите е настъпил много краткотраен период на инфлация, по време на който Вселената се е разраснала експоненциално. Има няколко модела на инфлация, но според Бо Му (Bo Mu) и колегите му от Китайската академия на науките, така нареченият модел на инфлация "свръхбавно търкаляне“ (USR - ‘ultra-slow-roll’) би паснал много добре на данните, събрани с NANOGrav, по-добре от сблъскващи се двойки свръхмасивни черни дупки.

В този модел – вариант на по-старата "инфлация с бавно търкаляне“ – инфлацията възниква чрез скаларно поле, търкалящо се надолу по хълма на потенциалната енергия, вместо тунелиране от състояние на фалшив вакуум, както постулира класическата инфлация на Алън Гът. Когато полето се търкаля бавно (slow-roll) или много бавно (ultra slow-roll) в сравнение с разширяването на Вселената, настъпва инфлация.

Но когато хълмът се наклони, инфлацията спира и може да настъпи повторно затопляне (вижте илюстрацията по-горе). Резултатът от USR инфлацията е, че се образуват струпвания от материя, които генерират гравитационни вълни и чийто сигнал може да бъде намерен в данните от NANOGrav. Освен това би било по-добро от друго обяснение, предложено за източниците на SGWB, а именно "сблъсък на балон на космологичния фазов преход".

Кредит: Universe Today

Напасването на данни към модели е една от най-ключовите дейности в общността на теоретичната физика. Тази статия е стъпка в правилната посока за разбиране на новата физика на гравитационните вълни. Ако приемем, че премине през процеса на партньорска проверка, вероятно ще бъде последвана от много други, като например подробно описание откъде идва фонът на този прекрасен свят на новооткритите гравитационни вълни.

Справка: Bo Mu et al, Constraints on ultra-slow-roll inflation with the NANOGrav 15-Year Dataset, arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2310.20564

Източник: The Echoes From Inflation Could Still Be Shaking the Cosmos Today, Universe Today

Още по темата

29/08/2023

Космос

Пулсарите ще разкрият откъде идва фоновото гравитационно бръмчене на Вселената

11/08/2023

Физика

Помни ли пространство-времето? Изследване на гравитационната памет

29/06/2023

Космос

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

28/09/2020

Космос

Гравитацията гарантира хомогенността на Вселената и няма нужда от инфлация