V roku 2023 svet fyziky zarezonoval nečakaným objavom jemných gravitačných vĺn v štruktúre časopriestoru. Tieto vlny boli zachytené pomocou takzvaných „pulsar timing arrays“, čo sú súbory rýchlo rotujúcich neutrónových hviezd. Pôvodne sa predpokladalo, že tieto nízkofrekvenčné gravitačné vlny vznikli počas fázového prechodu, ktorý nastal krátko po Veľkom tresku. Nový výskum však spochybňuje túto nesmierne zaujímavú hypotézu. Na tému upozornil portál Space.

Je tu jeden problém

Fázový prechod je proces, pri ktorom dochádza k dramatickej zmene vlastností hmoty, podobne ako keď sa voda premení na ľad. V kozmickom meradle sa predpokladá, že takýto prechod na začiatku vesmíru mohol spôsobiť vznik gravitačných vĺn, ktoré by mohli odhaliť podmienky panujúce počas prvých okamihov po vzniku vesmíru.

Výsledky tohto výskumu boli publikované v prestížnom žurnále Physical Review Letters.

Mark Myers, ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav)

Presnejšie vedci špekulovali, že na začiatku vesmíru mohol nastať tzv. „prvotný fázový prechod“, ktorý bol sprevádzaný vznikom gravitačných vĺn. Tie by mohli niesť informácie o podmienkach počas prvých okamihov po vzniku vesmíru alebo dokonca pred ním.

Fyzik Andrew Fowlie však vo svojom výskume identifikoval závažné problémy s touto hypotézou. Aby gravitačné vlny mali tak nízku frekvenciu ako sa pozorovalo, musel by byť fázový prechod veľmi pomalý. Problém však spočíva v tom, že takéto pomalé prechody by sa len ťažko dokončili v čase, keď sa vesmír rýchlo rozpínal.

NASA Goddard Space Flight Center

Fowlie tiež poukazuje na to, že aj keby došlo ku zrýchleniu fázového prechodu na konci tohto procesu, výsledné gravitačné vlny by mali iné frekvencie, než aké boli pozorované. To naznačuje, že ak tieto vlny skutočne pochádzajú z fázového prechodu, ide o fyzikálny proces, ktorý zatiaľ nepoznáme a je oveľa zložitejší, než sme si doposiaľ mysleli.

Výsledky tohto výskumu vyvolávajú nové otázky o samotnom začiatku vesmíru a naznačujú, že naše súčasné teórie o týchto procesoch môžu byť neúplné. Lepšie pochopenie týchto procesov by mohlo viesť nielen k hlbšiemu pochopeniu vzniku vesmíru, ale aj k praktickým aplikáciám v oblasti fyziky kvapalín alebo šírenia požiarov.