Слабые гравитационные волны подкрепили одну из теорий темной материи
Измерения слабых гравитационных сигналов позволяют узнать больше о различных процессах в ранней Вселенной. Теперь астрономы смогли измерить такие сигналы и показали, что они согласуются с возможностью существования сверхлегких аксионов
Гравитационные волны позволяют исследователям заглянуть глубже в раннюю Вселенную. Космический микроволновый фон не дает никаких подсказок о первых 300 000 лет жизни нашей Вселенной, чего не скажешь о колебаниях пространства-времени, которые могут нести информацию о событиях, произошедших сразу после Большого Взрыва.
В новой работе астрономы проанализировали очень слабые гравитационные сигналы, собранные коллаборацией NANOGrav. Особенность этих волн в том, что они имеют очень низкую частоту — 10-8 Герц. Это соответствует примерно одному колебанию в год. Из-за такой низкой частоты астрономы не могли использовать ни один из существующих на Земле детекторов, поэтому для измерения сигнала они воспользовались свойствами пульсаров — звезд, которые при своем вращении генерируют излучение со строгой временной периодичностью.
По словам авторов, такие волны могут быть индикатором различных событий в ранней Вселенной, поэтому очень важно как можно тщательнее их изучать. В своем исследовании ученые рассмотрели два сценария, которые могли бы вызвать наблюдаемые гравитационные волны — это фазовые переходы в ранней Вселенной и поле темной материи сверхлегких аксионоподобных частиц (ALPs).
Фазовые переходы могут происходить из-за падения температуры в первичном бульоне после Большого Взрыва и приводят к серьезным турбулентностям. Однако, как и темная материя, эти процессы не описываются Стандартной моделью. В связи с этим исследователи интерпретируют свои результаты крайне осторожно. Ученые ссылаются на некоторую ограниченность своих данных, но говорят о том, что с более точными измерениями они смогут более уверенно судить о том, какие именно процессы описывают наблюдаемые низкочастотные гравитационные волны.
Статья об открытии опубликована в журнале SciPost Physics.