Астрофизики обнаружили след космических струн

Астрофизики обнаружили след космических струн

Земля (синяя тока) в окружении квазаров и запечатлённого в них древнего магнитного поля (иллюстрация Robert Poltis, University at Buffalo).

Космические струны (cosmic string) — это невероятно протяжённые дефекты пространства-времени практически нулевой толщины. Гипотетически они родились в первые мгновения после Большого взрыва. Условно их можно представить как трещины, возникшие при неравномерном охлаждении материала. Существование таких объектов до сих пор не подтверждено.

Космические струны могут являться одним из следствий теории струн.

Существование «космических струн» было впервые предсказано британским физиком Томасом Кибблом в 1976 году, а их теория была развита советским астрофизиком Яковом Зельдовичем к 1981 году.

Диаметр космических струн значительно меньше размеров атомных ядер (порядка 10^-29 сантиметра), длина — как минимум десятки парсек, а удельная масса — порядка 10²² грамм на сантиметр, то есть тысяча километров струны имеет массу Земли, и это означает что струны обладают невероятной плотностью.

Из теории следует, что космические струны возникли вскоре после Большого взрыва и были либо замкнутыми, либо бесконечными. Струны изгибаются, перехлёстываются и рвутся. Оборванные концы струн тут же соединяются, образуя замкнутые куски. И сами струны, и их отдельные фрагменты летят сквозь Вселенную со скоростью, близкой к скорости света. Они тянутся через всю Вселенную от одного её горизонта до другого.

Увидеть космическую струну, разумеется, невозможно, но она, как любой очень массивный объект создает «гравитационную линзу»: свет от источников, находящихся за ней, должен ее огибать. У фотонов, проходящих в окрестности космической струны, будут два равновероятных пути преодоления препятствия, поэтому удалённый наблюдатель вместо одной галактики, увидит две одинаковых — на небольшом расстоянии друг от друга. В отличие от других гравитационных линз — например, создаваемых черными дырами — космические струны должны проецировать находящиеся за ними объекты без искажений.

В 2003—2005 гг. в прессе появился ряд публикаций согласно которым изображение галактики CSL-1, находящейся на расстоянии 6-7 миллиардов световых лет, может быть интерпретировано как факт открытия космической струны. В более поздней заметке существование струны в окрестности CSL-1 отрицается.

По теории космические струны давно распались за счёт излучения гравитационных волн. Но перед этим струны сформировали магнитные поля в проводящей плазме ранней Вселенной. По мере её расширения такие поля растягивались до масштаба в гигапарсеки и могли влиять на пространственную ориентацию зарождающихся галактик и квазаров.

Учёные из Буффало сопоставили данные о 355 удалённых квазарах и обнаружили, что если нанести на карту направления их джетов, 183 из них сложатся в два титанических кольца, переплетающихся между собой. Такая фигура вряд ли возникла случайно. По трактовке исследователей, перед нами след от двух закольцованных и пересёкшихся космических струн, существовавших миллиарды лет назад.

Данные говорят, что космические струны оставили колоссальный отпечаток в параметрах сотен квазаров, разнесённых по разным уголкам Вселенной. Дополнительно авторы работы построили модель, предсказывающую воздействие космических струн на образование квазаров, и нашли, что расчёты хорошо соответствуют наблюдениям. Детали работы раскрывает статья в Physical Review Letters (иллюстрация Robert Poltis, University at Buffalo).

Обнаружение космических струн было бы очень важным открытием в космологии, но далеко не все учёные согласны с выкладками Полтиса и Стойковича. Оппоненты отмечают, что космические струны, вероятно, распались так быстро, что не могли оставить след, который сохранился до нашего времени. А аномальное распределение в ориентации квазаров может иметь и другое объяснение.

Сами авторы исследования тоже говорят, что их выводы не окончательны. Физики настаивают на дальнейших наблюдениях. Ведь новая гипотеза делает ряд предсказаний, которые можно проверить. 

По материалам: www.membrana.ru, ru.wikipedia.org