Джерелом гравітаційних хвиль може бути темна матерія

Всього кілька місяців тому вчені повідомили про виявлення дуже низькочастотних гравітаційних хвиль. Проаналізувавши отримані дані, астрофізики з Німеччини припустили, що у цих хвиль можуть бути незвичайні джерела – охолодження Всесвіту після Великого вибуху або поле частинок темної матерії.
Джерело:


New Atlas


Гравітаційні хвилі вперше виявили у 2015 році, через сторіччя після передбачень Ейнштейна. По суті це збурення на тканині простору-часу, яку зазвичай створюють катаклізми космічного масштабу – зіткнення чорних дір або нейтронних зірок.
Ці події стають джерелом коротких сигналів, які "омивають" Землю за секунди або навіть швидше. Але теоретично повинно бути постійне фонове поле слабких хвиль з величезною довжиною хвилі, якому може знадобитися більше року, щоб пройти повз нас. Їх набагато складніше засікти, і вони вимагають значно більших детекторів, ніж ті, які можна побудувати на Землі.
Але у січні колаборація NANOGrav повідомила про перше виявлення саме цих хвиль з частотою близько 10^-8 Гц. Їх помітили астрономи у ході спостереження за серією яскравих пульсарів протягом десяти з гаком років, проаналізувавши інтервали спотворення світла, які відповідали руху гравітаційних хвиль.
Дослідження гравітаційних хвиль вченими
Астрофізики з Університету Майнца вивчили джерело цих хвиль і виявили, що сигнал збігається з двома сценаріями, що лежать поза Стандартної моделі: з фазовим переходом в ранньому Всесвіті і полем аксіоноподобних частинок, які можуть бути темною матерією.
Перший варіант веде нас майже до народження Всесвіту.
Після Великого вибуху вона була заповнена кварк-глюонної плазмою – густим "супом" елементарних частинок – які повільно охолоджувалися і перетворювалися в ту матерію, яку ми знаємо сьогодні. Вважається, що цей фазовий перехід став причиною колосальних збурень, які можна виявити сьогодні у вигляді низькочастотних гравітаційних хвиль.
Другий сценарій передбачає, що низькочастотні гравітаційні хвилі могли виникнути з "поля темної матерії".
Аксіон – гіпотетичні елементарні частинки, які переміщаються по Всесвіту у вигляді хвиль, рідко взаємодіючи зі звичайною матерією. Вони могли передати енергію іншої гіпотетичної частинки – темного фотону. Це перенесення енергії посилило квантові флуктуації у полі темного фотона, які виросли у щось на зразок фонової гравітаційної хвилі.
На думку вчених, з двох сценаріїв найбільш імовірний фазовий перехід. Однак наголошують, що перший висновок – що хвилі виникли через фонового шуму від зіткнення надмасивних чорних дір – все ще найкращий.