Наука и техника

Таинственные сигналы, возможно, из начала Вселенной, зафиксированы новым детектором гравитационных волн

Детектор коротких гравитационных волн, разработанный исследователями из Университета Западной Австралии, засек два сильных события в течение 153 дней эксперимента, проводимого в 2019 году. Эти сигналы могут быть из начала Вселенной, или они могут быть результатом взаимодействия темной материи с черной дырой. На данный момент ученые, обнаружившие их, не могут интерпретировать их с уверенностью.

Гравитационные волны - это огромные пульсации в ткани пространства-времени, возникающие при столкновениях черных дыр и нейтронных звезд в далекой Вселенной - события настолько мощные, что они посылают волны по космосу с длиной волны порядка сотен километров. Такие установки, как Лазерная интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория (LIGO), были разработаны для обнаружения этих специфических волн.

Однако существуют и гораздо более короткие гравитационные волны длиной от нескольких метров до нескольких километров, происхождение которых плохо изучено научным сообществом. В результате некоторые исследователи задались целью построить детекторы, специально приспособленные для поиска этих небольших высокочастотных волн. Среди них: Майкл Тобар, физик из Университета Западной Австралии в Перте и его команда; и оказывается, что их устройство недавно обнаружило какие-то загадочные сигналы.

Происхождение, которое трудно определить

Высокочастотный детектор гравитационных волн, разработанный Тобаром и его коллегами, состоит из диска из кварцевого кристалла диаметром около трех сантиметров с резонансной камерой, которая производит электрический сигнал всякий раз, когда он вибрирует на определенных частотах. Тобар сравнивает эту конфигурацию с гонгом, который издает особый звук, если в него ударяет гравитационная волна: "звук", издаваемый кристаллом, улавливается как электромагнитный сигнал.

Изображение, показывающее кристаллическое ядро высокочастотного детектора гравитационных волн, разработанного Майклом Тобаром и его командой.

Чтобы оградить детектор от "паразитных" электромагнитных полей, исследователи оснастили прибор несколькими радиационными экранами. Устройство также охлаждалось до очень низких температур (около 4 К), чтобы минимизировать тепловые колебания. Два события были обнаружены в ходе эксперимента 2019 года, в котором они одновременно наблюдали за двумя режимами сдвига (медленным и быстрым).

Первое событие произошло 12 мая 2019 года и наблюдалось в режиме 5,506 МГц, а во втором режиме на частоте 8,392 МГц событие не наблюдалось. Во время второго этапа тестирования второе событие произошло 27 ноября 2019 года и наблюдалось в обоих режимах (на частотах 5,506 МГц и 4,993 МГц).

Происхождение этих результатов еще предстоит выяснить. По словам Тобара, возможным объяснением может быть космическое излучение - поток атомных ядер и высокоэнергетических частиц из межзвездной среды. Но наблюдаемые сигналы также могут быть вызваны ранее неизвестным типом тепловых колебаний в кристалле (которые должны были быть сведены к минимуму чрезвычайно низкими температурами).

Сигнал из ранней Вселенной?

По словам исследователей, наблюдаемые сигналы можно объяснить "множеством экзотических перспектив". Аксионы - гипотетические частицы, предложенные в качестве одной из составляющих темной материи - вращающиеся вокруг черной дыры, также могут излучать гравитационные волны. Наконец, если предположить, что происхождение сигналов зависит от совершенно новой физики, то все возможно: "Многие объяснения могут потребовать ранее неизвестной физики за пределами Стандартной модели, которая описывает почти все субатомные частицы и силы во Вселенной", — сказал Тобар.

Эти сигналы также могут исходить из дальних уголков Вселенной в самые первые моменты после Большого взрыва. Действительно, космологи полагают, что после этого события Вселенная испытала период экспоненциального расширения, в конце которого она могла бы претерпеть фазовый переход - очень похоже на то, когда жидкая вода проходит через газообразное состояние при определенной температуре, — объясняет Франческо Муиа, физик-теоретик из Кембриджского университета, который не принимал участия в данном исследовании. Этот переход "мог заложить большое количество энергии в ткань пространства-времени, породив гравитационные волны, которые можно было бы увидеть с помощью этого эксперимента", — говорит Муиа.

Но прежде чем сделать окончательный вывод, необходимо получить больше доказательств. Исследователи надеются, что вскоре появятся и другие эксперименты, подобные их; одновременное обнаружение одного и того же сигнала несколькими устройствами может потенциально указать ученым на его происхождение, исключив внутренние процессы в кристалле.

В связи с западным давлением на российские новостные ресурсы, возможностью отключения подконтрольных Западу соцсетей, DDoS атак и т.д, подписывайтесь на наш телеграм-канал или Дзен канал, чтобы быть в курсе всех новостей России и мира.

Back to top button