Гигантский оркестр, где каждый музыкант — частица, рождённая в пламени Большого взрыва. Когда дирижёрская палочка времени даёт отмашку, эти частицы начинают распадаться, превращаясь в более лёгкие. Каждый такой распад сопровождается тихим аккордом — испусканием гравитонов, крошечных квантов гравитации. Так машина, резко тормозя, издаёт скрип: энергия движения переходит в звук. Только здесь звук — это рябь самого пространства-времени.
В новой работе физики показали, что самая мягкая, низкочастотная часть этого гравитационного «скрипа» обладает удивительным свойством. Её форма не зависит от того, как именно распадалась частица — на две, три или больше частей. Причина — универсальная теорема о мягких гравитонах, открытая Стивеном Вайнбергом. Подобно тому, как шёпот в огромном зале слышен одинаково в любом кресле, этот гравитационный фон имеет предсказуемый спектр, растущий пропорционально частоте. Интенсивность сигнала зависит лишь от общего темпа распадов и доступного фазового пространства — грубо говоря, от того, насколько «тесно» частицам при дележе энергии.
Учёные вычислили, что максимальная громкость этого фона может достигать величины порядка 10⁻¹⁷ в единицах критической плотности Вселенной на частотах выше гигагерца. Это очень мало — как если бы пытались услышать падение булавки на другом конце галактики. Но сам факт его существования означает, что любой сценарий разогрева Вселенной оставляет после себя неустранимый гравитационный след. Если будущие детекторы найдут более громкий сигнал, это укажет на новые, ещё неизвестные процессы за пределами стандартной модели инфляции.
как её написали авторы, на английском arXiv:2605.16201
Inflaton decay inevitably emits gravitons through bremsstrahlung during reheating. We show that the soft part of this emission amplitude, fixed by Weinberg's soft-graviton theorem, becomes an irreducible stochastic gravitational-wave (GW) background after accounting for cosmological evolution. The theorem fixes the infrared branch of the spectrum, $$\Omega_{\rm GW}\propto f$$, independently of the microscopic operator responsible for inflaton decay, while the normalization is controlled by the hard inflaton decay rate and by a phase-space factor. We carry this out for inflaton $$n$$-body decays, including the phase-space integrals, finding that the maximum of the spectrum scales as $$2/n$$ relative to the $$n=2$$ case. The signal can reach $$\Omega_{\rm GW}h^2\sim \mathcal O(10^{-17})$$ at frequencies above the GHz scale. This predicts a stochastic graviton floor from perturbative reheating: a larger signal would require either other processes beyond perturbative bremsstrahlung or inflationary scenarios beyond conventional single-field slow roll.
Частота гравитационных волн от этого фона настолько высока (гигагерцы), что для их регистрации нужны детекторы размером с кухонный стол, а не километровые лазерные интерферометры.
В романе «Контакт» Карла Сагана инопланетный сигнал был скрыт в фоновом шуме — возможно, и гравитационный шёпот ранней Вселенной несёт послание о её рождении.