Наверное, вы слышали о таком понятии, как "рябь", обычно употребляющемся в отношении пространства-времени. Однако, это вовсе не термин из научной фантастики о других измерениях, как можно было бы подумать. "Рябью" учёные называют гравитационные волны. И именно они могут рассказать нам о том, что происходило с нашей Вселенной после события, называемого Большим взрывом. Исследованием на эту тему занимается Дипен Гарг, аспирант Принстонской программы по физике плазмы при Департаменте энергетики США. Детали можно узнать из статьи, опубликованной в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.
Присутствие во Вселенной гравитационных волн впервые было теоретически предсказано в 1916 году Альбертом Эйнштейном в рамках теории относительности. По словам великого физика, они должны были представлять собой возмущения в ткани пространства-времени, вызванные движением очень плотных объектов и путешествующие со скоростью света.
На практике же эти волны были впервые обнаружены лишь в 2015 году лазерной интерферометрической гравитационно-волновой обсерваторией (LIGO) посредством детекторов, установленных на территории штатов Вашингтон и Луизиана.
Гарг и его консультант Илья Додин решили посмотреть, как гравитационная рябь проходит между галактиками.
"Мы не можем видеть раннюю Вселенную напрямую, но, возможно, мы сможем увидеть её косвенно, если посмотрим, как гравитационные волны того времени повлияли на материю и излучение, которые мы можем наблюдать сегодня", — считает Гарг.
Исследователи попытались сымитировать процессы прохождения гравитационных волн, изучая распространение термоядерной энергии, являющейся "питанием" для космических объектов, таких, как Солнце и звёзды. В настоящее время учёные надеются использовать её для разработки технологий, позволяющих вырабатывать электричество без выбросов парниковых газов или производства долго не разлагающихся радиоактивных отходов. Выяснилось, что электромагнитные волны распространяются через плазму подобно движению сквозь вещество гравитационных волн.
"По сути, мы задействовали технику плазменных волн для решения проблемы гравитационных волн", — высказался Гарг.
Гаргу и Додину удалось создать для гравитационной ряби формулы, которые теоретически могут раскрыть неизвестные доселе свойства тех или иных небесных тел.
Когда волны проходят через какой-то материальный объект, например звезду, то вырабатывается световое излучение, параметры которого зависят от плотности вещества, через которое они проходят. Поэтому, проанализировав спектр этого излучения, можно вычислить свойства данного объекта, даже если его от нашей Галактики отделяют миллионы световых лет.
Кроме того, полагают исследователи, таким образом можно получить информацию о столкновениях нейтронных звёзд и чёрных дыр, и даже "прочитать", какие именно события происходили во Вселенной в момент Большого взрыва и сразу после него.
Надо сказать, что Гарг и Додин в начале исследования даже не предполагали, насколько важным и сенсационным оно окажется.
"Я думал, что это будет небольшой шестимесячный проект для аспиранта, который будет включать в себя решение простых задач, — говорит Илья Додин. — Но как только мы начали углубляться в тему, мы осознали, что очень мало что поняли о проблеме, и мы могли бы провести здесь некоторые очень базовые теоретические работы".
"Сейчас у нас есть некоторые формулы, но для получения значимых результатов потребуется больше времени", — добавил Дипен Гарг.