Fordulat a gravitációs hullámok kutatásában: Az ősrobbanás utáni teóriát megkérdőjelező felfedezés

2023-ban fizikusok a téridőben halvány fodrozódásokat, más néven gravitációs hullámokat észleltek, amelyek gyorsan forgó neutroncsillagokkal vagy pulzáridőzítő tömbökkel állnak összefüggésben. Miért olyan fontos ez az észlelés?

A Live Science tudósítása szerint a világűrrel és annak történelmével foglalkozó tudósok eddig úgy vélték, hogy ezek az alacsony frekvenciájú hullámok egy fázisátalakulás következményei, amely az ősrobbanás után röviddel következett be, és így az univerzumnak ezen korai szakaszáról nyújthatnak információt.

A legújabb kutatások megkérdőjelezik azt az elképzelést, hogy ezek a gravitációs hullámok közvetlenül az ősrobbanás utáni fázisátalakulásból származnak. Andrew Fowlie, a Xi’an Jiaotong-Liverpool Egyetem adjunktusa rámutatott, hogy a korábban javasolt magyarázatnak jelentős hiányosságai lehetnek. A fázisátmenetek olyan hirtelen változások az anyag állapotában, mint például a víz jéggé fagyása, és úgy vélik, hogy hasonló átmenetek történtek az univerzumnak a kezdeti szakaszában, amelyek gravitációs hullámokat generáltak.

A kép csak illusztráció / Forrás: Pixabay

A gravitációs hullámok

Albert Einstein általános relativitáselmélete szerint a tömeges objektumok eltorzítják a téridőt, és gravitációs hullámokat generálnak. A nagyfrekvenciás hullámokat gyorsan mozgó tömeges objektumok, például forgó fekete lyukak vagy neutroncsillagok hozzák létre, míg a kisfrekvenciás hullámok, mint amilyeneket 2023 júniusában észleltek, hosszabb periódusúak és más forrásokból származhatnak. Ezek az alacsony frekvenciájú hullámok eltérő eredetre utalhatnak, amely esetleg egy szuperkemény fázisátalakuláshoz kapcsolódik.

Az új kutatások szerint a szuperhűvös fázisátalakulások, amelyeket korábban a kisfrekvenciás gravitációs hullámok magyarázataként tartottak számon, valószínűtlennek tűnnek. Ennek oka, hogy ezek az átalakulások az univerzumnak a gyors tágulásához képest lassú ütemben zajlanak. Még ha ezek az átmenetek a végén fel is gyorsulnának, az nem magyarázná meg a megfigyelt nanohertzes frekvenciákat.

Hogyan tovább?

Fowlie és csapata szerint e hullámok megértéséhez új, a jelenlegi elméleteken túlmutató fizikai elvek felfedezésére lehet szükség. Ez magában foglalhatja a bonyolultabb módszereket, amelyek segítenek feltárni az átmenetek energiaméretei és a gravitációs hullámok frekvenciája közötti kapcsolatot. Az ilyen kutatásokból származó új ismeretek gyakorlati alkalmazásokat is hozhatnak a Földön, például a folyadékdinamikai jelenségek és az erdőtüzek viselkedésének jobb megértésében.

A kutatás eredeti formájában megtalálható a Physical Review Letters oldalán.

Ez is érdekelhet:

• A kutatók végre rájöttek, mi áll a korai univerzum óriási galaxisainak hátterében
• A szén-dioxid még annál is veszélyesebb a bolygóra, mint a kutatók eddig gondolták