Загадка ранней Вселенной. Как космические струны заставили содрогнуться космос: новая теория

Фото: Live Science

Некоторые модели Вселенной предсказывают существование огромного количества космических струн, которые пронизывают космос. Но их до сих пор так и не обнаружили. Авторы нового исследования, опубликованного на сервере препринтов arXiv, считают, что эти струны могли порваться, но следы этих процессов все еще остались, пишет Live Science.

Космическими струнами называют остатки самых ранних моментов существования Вселенной. В течение первой секунды после Большого взрыва Вселенная пережила несколько фазовых переходов, во время которых разделились главные силы природы. Многие ученые считают, что в результате каждого фазового перехода возникли дефекты в ткани пространства-времени. Данные дефекты могли иметь разные формы и свойства в зависимости от характеристик неизвестной пока физики, существовавшей в первые мгновения жизни Вселенной.

Но самым распространенным дефектом ученые считают космические струны. Если они существуют, то скорее всего являются очень экзотическими объектами, которые тянутся через всю Вселенную, имеют толщину не больше размера протона, а 1 км таких струн имеет массу больше массы Земли. По крайней мере, так говорят теории, ведь космические струны остаются гипотетическими объектами, которые еще никто никогда не видел.

Также теории предполагают, что космические струны являются стабильными и неразрушимыми. Единственное, что их может разрушить – это пересечение этих струн или их зацикливание на себе. В результате должны возникнуть вибрации, которые приведут к распаду струны на поток частиц и высокоэнергетическое излучение.

Авторы нового исследования считают, что космические струны не являются стабильными. Вместо этого они являются метастабильными. Это явление, которое возникает, когда система может оказаться в стабильном положении и оставаться там в течение неопределенного периода времени, но любой сдвиг из этого положения заставит систему найти новое расположение.

Для примера, представьте себе, что вы падаете с холма, несетесь по его склону, а затем попадаете в углубление. Если вы там оказались, то вы теперь метастабильны. Если ничего не произойдет, то вы навсегда останетесь в углублении, но если что-то вытолкнет вас оттуда, то вы продолжите спуск.

Ученые считают, что такие гипотетическая элементарная частица, как магнитный монополь (обладает ненулевым магнитным зарядом) может привести к дестабилизации космической струны. Считается, что эти частицы могли возникнуть во время фазовых переходов в ранней Вселенной.

Рядом с космическими струнами могут появиться как магнитные монополи, так и их антиподы – антимонополи, считают ученые. Но обе эти частицы быстро уничтожают друг друга. Авторы исследования предполагают, что в результате выделяется энергия, которая может разорвать космическую струну. И это приводит к утрате стабильности и полному ее уничтожению.

Когда происходит исчезновение космической струны, то возникает вибрация, которая может вызвать появление гравитационных волн. Ученые считают, что во Вселенной скорее всего осталось очень мало космических струн, а потому их до сих не обнаружили. Но гравитационные волны, созданные ими, все еще могут существовать.

Ирина Скиба / Skibair
Журналист ATinform