Хотя Альберт Эйнштейн уже предсказал существование гравитационных волн, их существование не было на самом деле доказано до осени 2015 года, когда очень чувствительные датчики получили волны, сформированные во время слияния двух черных дыр. Гравитационные волны отличаются от всех других известных волн. Когда они путешествуют через вселенную, они сокращают и протягивают пространственно-временной континуум; другими словами, они искажают геометрию самого пространства. Хотя все массы ускорения испускают гравитационные волны, они могут только быть измерены, когда масса чрезвычайно большая, как имеет место с черными дырами или сверхновыми звездами.
Гравитационные волны транспортируют информацию от Большого взрываОднако гравитационные волны не только предоставляют информацию о главных астрофизических событиях этого вида, но также и предлагают понимание формирования самой вселенной.
Чтобы узнать больше об этой стадии вселенной, профессор Стефан Антуш и его команда от Отдела Физики в Базельском университете проводят исследование того, что известно как стохастический фон гравитационных волн. Этот фон состоит из гравитационных волн от большого количества источников, которые накладываются друг с другом, вместе приводя к широкому спектру частот.
Базельские физики вычисляют предсказанные частотные диапазоны и интенсивность для волн, которые могут тогда быть проверены в экспериментах.Очень сжатая вселеннаяВскоре после Большого взрыва вселенная, которую мы видим сегодня, была все еще очень маленькой, плотной, и горячей. «Картина что-то о размере футбола», объясняет Антуш.
Целая вселенная была сжата в это очень небольшое пространство, и это было чрезвычайно бурно. Современная космология предполагает, что в то время вселенная была во власти частицы, известной как инфляция и ее связанная область.Oscillons производят сильный сигнал
Инфляция подверглась интенсивным колебаниям, у которых были специальные свойства. Они сформировали глыбы, например, заставив их колебаться в локализованных областях пространства. Эти регионы упоминаются как oscillons и могут быть предположены как постоянные волны. «Хотя oscillons давно прекратили существование, гравитационные волны, которые они испустили, вездесущие – и мы можем использовать их, чтобы далее изучить прошлое чем когда-либо прежде», говорит Антуш.
Используя числовые моделирования, теоретический физик и его команда смогли вычислить форму сигнала oscillon, который испускался просто доли секунды после Большого взрыва. Это появляется как явный пик в довольно иначе широком спектре гравитационных волн. «Мы не думали бы перед нашими вычислениями, что oscillons мог произвести такой мощный сигнал на определенной частоте», объясняет Антуш.
Теперь, во втором шаге, экспериментальные физики должны на самом деле доказать существование сигнала, используя датчики.