• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
21 июня
Александр Березин
16
8 989

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
5 часов назад
Редакция Naked Science

Новый анализ настроений жителей Великобритании старше 40 лет, показал, что горожане имеют более низкий уровень благополучия, удовлетворенности социальным и материальным положением по сравнению с жителями сельской местности. Но есть нюанс.

Позавчера, 16:02
Александр Березин

Ровно 55 лет назад США высадили людей на Луне. Почему они, а не мы? Это объясняли и неспособностью создать достаточно мощные двигатели для советской лунной ракеты, и ошибками в проектировании ракеты, и нехваткой финансирования. Все эти версии объединяет одно: они резко противоречат документам. Из них складывается совершенно иная картина проигрыша. Так что же на самом деле погубило советскую лунную программу? И отчего последствия этого удара до сих пор так больно бьют по «Роскосмосу»?

Вчера, 15:14
Редакция Naked Science

Ожирение за последние 50 лет стало встречаться втрое чаще и заняло устрашающую пятую позицию в причинах смерти. Не отстает от него и диабет второго типа. Исследователи из Мичиганского университета предложили новый метод пятикратного увеличения эффективности в снижении аппетита и потере веса.

17 июля
Игорь Байдов

Команда китайских инженеров разработала модель магнитоэлектрического генератора, способного эффективно преобразовывать энергию падающих капель в электричество. Устройство может быть полезно для районов с повышенной сезонной влажностью. Разработка ученых в теории выглядит перспективно, но вызывает некоторые вопросы. В частности, пока не ясно, можно ли найти ей практическое применение.

Позавчера, 16:02
Александр Березин

Ровно 55 лет назад США высадили людей на Луне. Почему они, а не мы? Это объясняли и неспособностью создать достаточно мощные двигатели для советской лунной ракеты, и ошибками в проектировании ракеты, и нехваткой финансирования. Все эти версии объединяет одно: они резко противоречат документам. Из них складывается совершенно иная картина проигрыша. Так что же на самом деле погубило советскую лунную программу? И отчего последствия этого удара до сих пор так больно бьют по «Роскосмосу»?

19 июля
Юлия Трепалина

Так называемый думскроллинг, или болезненное погружение в новостные ленты с преобладанием негатива, не просто вгоняет в стресс. Международная группа специалистов в области психологии и поведенческих наук выяснила, что такая манера потребления новостного контента способна провоцировать более глубокую экзистенциальную тревогу, ощущение бесцельности жизни и даже ненависть к людям.

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.

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.

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.

[miniorange_social_login]

Комментарии

16 Комментариев
alexey al
4 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
    4 недели назад
    -
    1
    +
    alexey, ради справедливости, именно Горькавый, в отличие от более широко принятых гипотез, никаких новых сущностей и не вводил
    Александр Березин
    4 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
22.06.2024
-
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
21.06.2024
-
0
+
А сколько научных коллективов подтвердило расчёты Николая?
Artem Svetozarov
21.06.2024
-
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
Лучшие материалы
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