Sciencemag.cz
Doporučujeme
Vznik vln mohla způsobit fázová změna nebo temná hmota v podobě velmi lehkých axionů.
V rámci projektu NANOGrav (North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves) se údajně poprvé podařilo detekovat gravitační vlny o velmi nízké frekvenci/vysoké vlnové délce. Pedro Schwaller a Wolfram Ratzinger z Univerzity v Mohuči se domnívají, že by se mohlo jednat o doklad fyziky nad rámec standardního modelu. V úvahu podle nich připadají především dvě možnosti: může jít o stopu fázového přechodu v raném vesmíru, nebo o doklad existence temné hmoty v podobě velmi lehkých axionů (extremely light axion-like particles, ALP).
Podobně jako reliktní mikrovlnné záření by i detekované gravitační vlny byly „vychladlé“, přeměněné k vyšším vlnovým délkám (detekovaná frekvence 10 na -8 Hertzů). Na rozdíl od reliktního záření by však měly pocházet z doby ještě starší než 300 000 let po velkém třesku, kdy kvarky a gluony existovaly jako samostatná částice a teprve se formovala atomová jádra.
Jak vůbec tak obří vlnové délky zachytit (PH: počítám-li dobře, vychází to asi na 3 na 15 m)? V roli detektoru se v projektu NANOGrav používají používají velmi vzdálené pulzary. Tento speciální typ neutronových hvězd produkuje záření (rádiové, rentgenové…) a to, co se vlastně v rámci NANOGrav přímo měří, jsou změny tohoto záření v důsledku jeho interakce s gravitačními vlnami; odtud se pak dopočítají samotné parametry gravitačních vln.
ALP a fázový přechod jsou jen příkladem možností, i když zřejmě nejpravděpodobnější; velmi dlouhé gravitační vlny mohou být i výsledkem jiných procesů krátce po velké třesku. Fázovým přechodem se zde myslí turbulence, které v horké „polévce“ (poznámka: v originále „prapolévka“, ale to mi přijde matoucí, tím se spíš myslí prostředí organických látek, kde vznikal život) po velké třesku nastaly v důsledku poklesu teploty. Podobně jako axiony stojí tyto děje mimo standardní model. Z frekvence/vlnové délky zachycených gravitačních vln lze už ale každopádně odvozovat dodatečné omezující podmínky na podobu fázového přechodu nebo vlastnosti (hlavně hmotnost) axionů.
Země v časoprostoru, který je deformován gravitačními vlnami pozadí a jejich účinky na rádiové signály přicházející z pulzarů. Credit: NANOGrav / T. Klein
Wolfram Ratzinger et al, Whispers from the dark side: Confronting light new physics with NANOGrav data, SciPost Physics (2021). DOI: 10.21468/SciPostPhys.10.2.047
Zdroj: Johannes Gutenberg-Universitaet Mainz / Phys.org
