Космический рупор из младенчества Вселенной экспресс
Огромный оркестр настраивается перед концертом. Каждый инструмент издаёт свой шум, и в общем гуле трудно разобрать отдельные звуки. Но если дирижёр на секунду взмахнёт палочкой особым образом, все скрипки одновременно возьмут одну высокую ноту — и этот чистый звук прорежет какофонию. Именно такой «дирижёрский взмах» мог произойти в первые мгновения жизни Вселенной. Только вместо музыки он породил мощный всплеск гравитационных волн — ряби самого пространства-времени.
В обычных условиях гравитационные волны одинаково «закручены» влево и вправо, как винты с разной резьбой. Но авторы работы предположили, что на короткое время симметрия нарушилась. Вселенная стала слегка «кособокой», отдавая предпочтение одному направлению закрутки. Этот эффект, называемый нарушением чётности, действовал как усилитель: крошечные квантовые колебания, которые всегда присутствуют в пустоте, раздулись до размеров, доступных наблюдению. Получившиеся волны должны обладать характерным рисунком — их энергия резко растёт с частотой, а сами они почти полностью скручены в одну сторону, как туго заведённая часовая пружина.
Сегодня этот древний гул ищут с помощью сетей пульсаров — стремительно вращающихся остатков звёзд. Их сигналы приходят к нам с точностью атомных часов. Проходящая гравитационная волна чуть сдвигает ритм этих импульсов, и по таким сдвигам можно восстановить картину ряби. Недавние намёки на подобный сигнал уже появились в данных, но его природа пока не ясна. Это может быть как шум от множества далёких чёрных дыр, так и отголосок самого Большого взрыва. Предложенный сценарий даёт чёткий ориентир: если в сигнале обнаружат сильную круговую поляризацию — преимущественную закрутку в одну сторону — это станет весомым доводом в пользу его космического, а не астрофизического происхождения. Тогда мы впервые услышим чистую ноту оркестра, сыгранную в первые мгновения творения.
Если бы гравитационные волны от инфляции были звуком, их частота была бы в миллиарды раз ниже самой низкой ноты, которую способно уловить человеческое ухо. Чтобы «услышать» такой сигнал, нужен детектор размером с галактику — именно такую роль и выполняют сети пульсаров.
В романе «Контакт» Карла Сагана героиня разгадывает послание внеземной цивилизации, скрытое в поляризации радиосигнала. Здесь сама Вселенная оставляет свой автограф в поляризации гравитационных волн.