Учените могат да използват пулсациите в пространство-времето, известни като гравитационни вълни, за да надникнат в началото на всичко, което познаваме. Изследователите твърдят, че могат да разберат по-добре състоянието на космоса малко след Големия взрив, изследвайки как тези пулсации в тъканта на Вселената преминават през планетите и газа между галактиките.
"Не можем да видим ранната Вселена директно, но може би можем да я видим индиректно, ако погледнем как гравитационните вълни от онова време са повлияли на материята и радиацията, които можем да наблюдаваме днес", посочва Дипен Гарг (Deepen Garg), водещ автор на статията, съобщаваща резултатите в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. Гарг е аспирант в Принстънската програма по физика на плазмата, която е базирана в Принстънската лаборатория по физика на плазмата (PPPL) към Министерството на енергетиката на САЩ (DOE).
Гарг и неговият ръководител Иля Додин (Ilya Dodin), който е свързан както с Университета Принстън, така и с PPPL, адаптират тази техника от изследванията си върху термоядрената енергия - процес, захранващ слънцето и звездите, който учените разработват, за да създават електричество на Земята, без да отделят парникови газове или да произвеждат дълготрайни радиоактивни отпадъци. Учените, занимаващи се с термоядрен синтез, изчисляват как електромагнитните вълни се движат през плазмата - супа от електрони и атомни ядра, която захранва съоръженията за термоядрен синтез, познати като токамаци и стеларатори.
Оказва се, че този процес наподобява движението на гравитационните вълни през материята.
"В общи линии използвахме машината за плазмени вълни, за да се справим с проблема с гравитационните вълни", посочва Гарг.
Гравитационните вълни, предсказани за първи път от Алберт Айнщайн през 1916 г. като следствие от неговата Теория на относителността, са смущения в пространство-времето, причинени от движението на много плътни обекти. Те се движат със скоростта на светлината и за първи път са засечени през 2015 г. от Лазерната интерферометрична обсерватория за гравитационни вълни (LIGO) чрез детектори в щата Вашингтон и Луизиана.
Гарг и Додин създават формули, които теоретично биха могли да доведат до това гравитационните вълни да разкрият скрити свойства на небесни тела, като например звезди, които се намират на много светлинни години. Когато вълните преминават през материята, те създават светлина, чиито характеристики зависят от плътността на материята.
Физиците биха могли да анализират тази светлина и да открият свойствата на звезда, отдалечена на милиони светлинни години. Тази техника може да доведе и до открития за сблъсъците на неутронни звезди и черни дупки - свръхплътни остатъци от смъртта на звезди. Те дори биха могли да разкрият информация за това какво се е случвало по време на Големия взрив и ранните моменти на нашата Вселена.
Когато изследванията започват, учените не подозират колко важни могат да станат.
"Мислех си, че това ще бъде малък, шестмесечен проект за дипломант, който ще включва решаването на нещо просто", разказва Додин. "Но след като започнахме да се задълбочаваме в темата, осъзнахме, че много малко се знае за проблема и че тук можем да направим много фундаментална теоретична работа."
Сега учените планират да използват техниката за анализ на данни в близко бъдеще.
"Вече имаме някои формули, но получаването на значими резултати ще изисква повече работа", добавя Гарг.
“Gravitational wave modes in matter” by Deepen Garg and I.Y. Dodin, 10 August 2022, Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.
DOI: 10.1088/1475-7516/2022/08/017
Revealing the Start of Time Itself: Ripples in the Fabric of the Universe May Peer Back to the Beginning of Everything We Know, Princeton Plasma Physics Laboratory
