Ночь, огромное озеро, полная тишина. Волн не видно, но слышно, как они с равным шумом накатывают на берег со всех сторон. Это похоже на то, что астрономы называют гравитационно-волновым фоном — несмолкающий гул от слияния далёких чёрных дыр. Но что, если в какой-то стороне озера плеск чуть громче? Такой перекос мог бы выдать не просто далёкие чёрные дыры, а что-то, случившееся в самом начале, когда Вселенная была ещё горячей и плотной.
Чтобы уловить этот гул, учёные используют не микрофоны, а пульсары — мёртвые звёзды, которые вращаются с огромной скоростью и посылают нам радиоимпульсы с точностью атомных часов. Когда между нами и пульсаром проходит гравитационная волна, она чуть растягивает и сжимает пространство, и ритм импульсов на мгновение сбивается. Сравнивая десятки таких «тиканий» по всему небу, можно сложить общую картину фона. В новой работе учёные проверили, нет ли в этом фоне выделенного направления — словно одна сторона неба «шумит» чуть сильнее. Такая неравномерность могла бы возникнуть, если бы в самом начале, сразу после Большого взрыва, Вселенная расширялась не идеально равномерно.
Авторы смоделировали, как такой изначальный перекос проявился бы в данных с пульсаров. Оказалось, что он должен оставить двойной след: не просто усилить сигнал с одной стороны, но и создать характерный узор на небе, похожий на фигуру, вытянутую вдоль оси перекоса. Однако, проанализировав 15 лет наблюдений проекта NANOGrav, они не нашли убедительных доказательств такого направления. Верхний предел возможной неравномерности оказался довольно скромным — примерно 50%. Причина в том, что нынешние приборы лучше всего слышат низкие частоты, а предсказанный эффект становится заметным на более высоких. Это как пытаться услышать тихий свист на фоне басовитого гула: пока басы заглушают детали.
Так что берег озера пока кажется ровным, но наши «уши» становятся всё более чуткими. Возможно, совсем скоро в равномерном шуме мы различим направление, которое укажет на события первых мгновений — когда само пространство только училось расширяться.
Пульсары настолько стабильны, что их период может измениться на одну миллиардную долю секунды за год — это точнее, чем лучшие атомные часы на Земле.