Физики хотят использовать гравитационные волны, чтобы увидеть начало времен
Гравитационные волны – это рябь в ткани пространства. Волны, возникшие в ранней Вселенной, могут нести важную информацию о происходивших там явлениях.
Рябь в пространстве-времени, известная как гравитационные волны, может помочь раскрыть тайны на заре времен, через несколько мгновений после Большого взрыва. И физики говорят, что они могут узнать больше об этих первобытных гравитационных волнах, используя реакторы ядерного синтеза здесь, на Земле.
В новом исследовании ученые использовали уравнения, определяющие движение электромагнитных волн через плазму внутри термоядерных реакторов, для создания теоретической модели взаимодействия гравитационных волн и материи.
Это, в свою очередь, может дать более полное представление о самых ранних моментах начала существования времени.
Тоже интересно: Что было до появления нашей Вселенной?
Через несколько мгновений после Большого взрыва Вселенная была пропитана горячей сверхплотной первичной плазмой, которая посылала в космос мощные гравитационные волны.
Эти древние волны распространялись по всей Вселенной и должны присутствовать и сегодня, поэтому взаимное влияние материи и гравитационных волн друг на друга в период становления Вселенной должно оставить заметные следы и там и там. Отталкиваясь от этих наблюдаемых следов, можно получить более полную картину того раннего периода.
“Мы не можем увидеть раннюю Вселенную напрямую, но, возможно, мы сможем увидеть ее косвенно, если посмотрим, как гравитационные волны начала времен повлияли на материю и излучение, которые мы наблюдаем сегодня”, – сказал Дипен Гарг, аспирант Принстонской программы по физике плазмы и ведущий автор исследования.
Вопрос большой гравитации
Согласно общей теории относительности Эйнштейна, массивные тела гравитационно взаимодействуют, деформируя пространство вокруг себя, порождая пульсации в пространстве-времени, называемые гравитационными волнами, которые распространяются со скоростью света.
До сих пор физики использовали детекторы, такие как Лазерная интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория (LIGO), для поиска гравитационных волн, рождающихся при столкновениях черных дыр. Эти космические катаклизмы порождают самые мощные волны, и распространяются в вакууме от области столкновения до Земли, то есть для их описания физикам достаточно смоделировать физику этих пульсаций в пустом пространстве.
Однако, когда Вселенная находилась в зачаточном состоянии, огромное количество материи перемещалось, порождая гравитационные волны, которые должны были распространяться через первобытную плазму, которая взаимодействовала с волнами, изменяя их форму и траекторию.
Чтобы рассчитать, как эта первобытная плазма могла повлиять на древние гравитационные волны, ученые тщательно проанализировали уравнения теории относительности Эйнштейна, которая описывает, как изменяется геометрия пространства при движении в нем материи. При определенных упрощающих предположениях о физических свойствах материи они смогли рассчитать, как гравитационные волны и материя влияют друг на друга.
Тоже интересно: Возможно, у нашей Вселенной есть двойник – Антивселенная, движущаяся назад во времени
Команда основывала часть своих уравнений на распространении электромагнитных волн в плазме. Этот процесс происходит не только под поверхностью звезд, но и в термоядерных реакторах на Земле.
“По сути, мы применили плазменно-волновой механизм для решения проблемы гравитационных волн”, – сказал Гарг.
Хотя исследователи сделали важный шаг к вычислению измеримых эффектов, которые гравитационные волны и первобытная плазма могли оказывать друг на друга, им предстоит еще много работы. Необходимо сделать более точные и подробные расчеты, чтобы получить полное представление о том, как выглядели бы эти древние гравитационные волны сегодня.
“Сейчас у нас есть некоторые формулы, но для получения значимых результатов надо будет еще потрудиться”, – заключил Гарг.
Результаты исследования были опубликованы в журнале The Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.
Читайте также: Почему все больше физиков начинают считать пространство и время иллюзией?