• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
21 июня
Александр Березин
16
8 952

Физики отвергли квантовое объяснение реликтовых гравитационных волн из древней Вселенной

4.1

Разные группы ученых предсказывали существование реликтовых гравитационных волн еще десятки лет назад. Однако, когда такое открытие в 2020-х годах действительно сделали, оказалось, что обнаруженные гравиволны несовместимы практически со всеми конкретными предсказаниями, кроме одного.

Наногерцевые гравитационные волны пытались связать с парами сверхмассивных черных дыр, вращающихся вокруг общего центра масс перед слиянием. Но таких волн слишком много, а вот слияния сверхмассивных черных дыр, судя по астрономическим наблюдениям, довольно редки / © Wikimedia Ciommons

В начале 2020-х объединение ученых NANOGrav смогло зафиксировать гравитационные волны наногерцевых частот (2,5-12 наногерц), приходящие со всех направлений. Иными словами, они поступают из каждой наблюдаемой нами точки Вселенной как реликтовое излучение, открытое на полвека ранее.

Чтобы обнаружить гравиволны, астрономы отслеживали колебания во времени прихода сигналов от вращающихся нейтронных звезд к Земле. Поскольку гравитационная волна — «рябь» пространства времени, в момент прохождения между нейтронной звездой и нами она изменяет длительность радиосигнала от далекого источника излучения. Эти изменения и фиксировал NANOGrav.

В 2021 году физик Николай Горькавый предложил называть такие гравиволны реликтовыми. Как ученый показал ранее, подобные волны должны быть следами от гравитационных волн «стандартных» частот, от слияния черных дыр из прошлого цикла Вселенной (периода до последнего Большого взрыва). Нынешние «нестандартные» частоты они получили потому, что Вселенная при расширении изменила размер и этих реликтовых гравиволн.

Вместе с тем исследователи предлагали и другие объяснения найденных наногерцевых волн. Например, выдвигалась гипотеза, что они образуются при слиянии пар сверхмассивных черных дыр в центрах галактик. Но при этом должны получаться гравиволны с несколько иной амплитудой. Кроме того, чтобы объяснить наблюдаемое количество наногерцевых волн, придется допустить, что сверхмассивные черные дыры сливаются чаще, чем это выглядит реальным по астрономическим наблюдениям.

Другое популярное объяснение — фазовые переходы в ранней Вселенной из-за случайных колебаний квантовой природы. Считается, что при распаде древнего электрослабого взаимодействия на современные электромагнитное и слабое взаимодействия температура в космической среде вскоре после Большого взрыва могла резко измениться. При этом материя должна была пройти через скачкообразный фазовый переход, отдаленно похожий на быстрое формирование льда из жидкой воды.

Только в древнем космосе фазовый переход должен был выглядеть как превращение зон с ложным вакуумом (пустота, где энергетический уровень не равен минимально возможному) в зоны с истинным вакуумом (пустота, чей энергетический уровень равен минимально возможному — таков вакуум Вселенной в наше время). Взаимодействие областей ложного и истинного вакуума в теории может порождать гравиволны наногерцевой частоты.

В новой работе, вышедшей в журнале Physical Review Letters, международная группа ученых попробовала подробнее рассчитать, могут ли уже найденные наногерцевые волны быть результатом такого «фазового перехода».

Моделирование показало, что диапазон условий, при котором подобный переход может дать гравиволны, довольно узкий. Если образование областей истинного вакуума среди областей ложного будет идти слишком быстро, космос будет насыщен первым слишком быстро, до фазового перехода, а взаимодействие разных областей Вселенной не даст нужных по частоте гравиволн. Но и в противоположном случае — медленного распространения областей с истинным вакуумом — необходимая картина не сложится. Потому что истинный вакуум не успеет распространиться достаточно широко по Вселенной к моменту, когда она остынет настолько, что фазовый переход уже завершится.

Общая схема поиска наногерцевых гравиволн: гравитационная волна от далекого источника меняет периодичность сигналов от быстро вращающихся нейтронных звезд. Земные радиотелескопы улавливают изменения в периодах сигналов и тем самым выявляют параметры гравиволн, породивших подобные изменения / © Wikimedia Ciommons

Другая проблема: предполагаемый фазовый переход должен выделять большую энергию. То есть по его завершении Вселенная должна была за короткое время снова нагреться на заметную величину. Но при таком нагреве опять не получаются параметры, позволяющие формирование наногерцевых волн. Даже если какие-то гравиволны при этом возникнут, их частота явно не совпадет с наблюдаемой NANOGrav сегодня.

Авторы новой работы не выдвинули каких-то предположений о том, что же в таком случае может объяснять наногерцевые гравиволны, идущие к нам со всех направлений. Мы же напомним, что на сегодня лишь гипотеза Горькавого без сложностей объясняет этот гравитационно-волновой фон.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Позавчера, 20:04
Юлия Трепалина

Для профилактики алкоголизма среди молодежи важно не только понимать, что побуждает употреблять спиртное, но и знать, почему молодые люди могут отказываться от выпивки. Более десятка таких причин в недавнем исследовании привели ученые из Соединенных Штатов. Комплексный учет мотивов позволит предупреждать развитие пагубной привычки, отметили специалисты.

Вчера, 11:39
Александр Березин

Традиционное представление о роли человека в земных экосистемах известно: он нарушает их нормальную работу и снижает биоразнообразие. Однако первая попытка изучить следы пыльцы за последние 12 тысяч лет принесла скорее противоположные данные — как минимум для континентов, полностью расположенных в Северном полушарии.

Вчера, 17:59
Татьяна

Аппарат «Кассини», работавший на орбите Сатурна с 2004 по 2017 год, детально картировал его крупнейший спутник — Титан. Выяснилось, что ближе к полярным областям на поверхности есть моря и озера с жидкими углеводородами, куда впадают пополняемые атмосферными осадками реки. По мере изучения этой информации у исследователей возникло все больше вопросов. Каков состав жидкости и что определило очертания береговых линий? Воспользовавшись данными радарной съемки, американские ученые уточнили состав морей Кракена, Лигеи и Пунги и описали свойства их поверхностей.

Позавчера, 18:00
Александр Березин

Авторы нового исследования впервые показали, что круглые провалы в лунной поверхности не просто близки к многокилометровым пещерам на естественном спутнике Земли, но и располагают тоннелями, ведущими в глубину.

12 июля
Александр Березин

Falcon 9 Block 5 впервые за три сотни запусков дал частично неудачный полет. Ракета выводила 20 спутников компании SpaceX, с 15 связь уже пропала, еще пять могут быть потеряны в ближайшее время.

13 июля
Татьяна

Все клеточные организмы ученые ведут от гипотетического предка — LUCA. Существует масса предположений и расчетов о том, как он был устроен, где и когда возник. В новой работе исследователи из Великобритании попытались ответить на эти вопросы.

25 июня
Игорь Байдов

Ученые из Китая и Бельгии воссоздали в лаборатории условия, существовавшие на Меркурии четыре миллиарда лет назад, и выяснили, что они были идеальными для образования слоя алмазов, который с течением времени становился лишь толще.

21 июня
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

1 июля
Александр Березин

Необычный биологический вид, по оценке авторов новой научной работы, пригоден для заселения четвертой планеты без каких-либо предварительных условий — уже в том виде, в котором он существует сейчас. Поскольку речь идет о фотосинтетическом организме, он способен нарабатывать существенное количество кислорода. Интересно, что кандидат на терраформирование Марса сохранил жизнеспособность после месяца в жидком азоте.

[miniorange_social_login]

Комментарии

16 Комментариев
alexey al
3 недели назад
-
-1
+
Причина, по которой научное сообщество проигнорировало работы Горькавого проста: ввёл новые сущности (молодец), да решать самим же созданную проблему роста энтропии посчитал выше своего достоинства. Его модель просто.. НЕ РАБОТАЕТ. И только по этой причине. Прекращайте форсить этого фантазера )
    Павел Гусихин
    3 недели назад
    -
    1
    +
    alexey, ради справедливости, именно Горькавый, в отличие от более широко принятых гипотез, никаких новых сущностей и не вводил
    Александр Березин
    3 недели назад
    -
    0
    +
    alexey, "ввёл новые сущности" Осталось узнать: какие же новые сущности он ввел? Превращение массы в гравиволны и ОТО ввел еще Эйнштейн, а никаких других теоретических сущностей в гипотезе Горькавого нет. Она всего лишь описывает последствия превращения массы в гравиволны. Не более. Собственно, именно поэтому его работы. объясняющие проблему темной энергии довольно легко и просто прошли рецензирование и вышли в MNRAS. "да решать самим же созданную проблему роста энтропии посчитал выше своего достоинства" Проблема энтропии в гипотезе Горькавого как раз отсутствует: https://library.csu.ru/rbooks2/view2?code=texts/38158/38158 " Его модель просто.. НЕ РАБОТАЕТ. И только по этой причине. Прекращайте форсить этого фантазера )" Простите. но пока не работают ваши рассказы о гипотезе дфмн Горькавого. Поскольку показывают ваше незнакомство с этой гипотезой.
Major Melody
4 недели назад
-
0
+
Название "реликтовые гравитационные волны" было и до Горькавого. В 2020-м году был опубликован фантастический рассказ "Мажорная мелодия": "Учёные наконец-то определили все гравитационные волны Вселенной. Даже самые древние, реликтовые..." Ссылка: https://sf.fancon.org/2020sf_Mazhornaya_melodiya/
    Александр Березин
    4 недели назад
    -
    0
    +
    Major, первая научная работа со словосочетанием "реликтовые гравиволны" 2001 года -- это только если брать те, что я видел. Но вот конкретные частоты их до Горькавого никто не предсказывал.
    +
      ещё комментарии
      Major Melody
      4 недели назад
      -
      0
      +
      Александр, спасибо за уточнение. Мне кажется, ящик с грав.волнами только начал открываться. Будут накапливаться данные. Могут быть обнаружены волны с длиной в десятки, сотни лет. Но это, конечно из разряда предположений. Одной из НФ идей рассказа было то, что Вселенная, как любой материальный объект, может вибрировать. Для нас, живущих на Земле, Вселенная кажется разреженной, а для стороннего наблюдателя, находящегося, скажем, за сотню миллиардов лет, Вселенная это весьма плотный объект и этот объект расширяется. Расширение сопровождается вибрациями. И там волны, учитывая масштаб Вселенной, не годы, а гораздо больше.
      Павел Гусихин
      4 недели назад
      -
      0
      +
      Александр, на всякий случай, вот есть работа 1979 года с расчётом спектра реликтовых гравитационных волн: http://jetpletters.ru/ps/431/article_6803.shtml
Alexander Baulin
4 недели назад
-
0
+
А сколько научных коллективов подтвердило расчёты Николая?
Artem Svetozarov
4 недели назад
-
1
+
я бы все таки не был так уверен что, как вы пишете, "вакуум Вселенной в наше время является истинным")
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно