Бегун на середине дистанции вдруг переходит на шаг — не ускоряется и не замедляется, а сохраняет постоянный темп. Нечто подобное могло происходить с самой Вселенной вскоре после Большого взрыва. Эту фазу назвали «стазис» — от греческого слова «стояние». В 2022 году группа Жоржа Леметра (да, того самого, что первым описал расширение Вселенной) показала, что в теории такая пауза возможна: расширение на время застывает, и уравнение состояния — величина, описывающая, как «жёстко» ведёт себя космическая среда, — остаётся постоянной.
В новой работе физики показали: если стазис был, он должен был оставить след в гравитационных волнах — колебаниях самого пространства, рождённых при инфляции (сверхбыстром раздувании) сразу после Большого взрыва. Этот след оказался удивительно простым. Все микроскопические детали эпохи стираются, и остаётся спектр — распределение силы волн по частотам, — который описывается шаблоном всего с двумя параметрами: тем самым постоянным уравнением состояния и длительностью паузы.
Шаблон предсказывает два независимых измерения: наклон спектра в области частот, отвечающих стазису, и скачок амплитуды на границах этой области. Исключив уравнение состояния, получают кривую — линию согласованности, на которую обязаны лечь данные, если пауза с постоянным уравнением действительно была. Если будущие измерения дадут точку вне этой кривой, гипотеза стазиса с постоянным уравнением будет опровергнута — и для этого даже не нужно заранее знать, каким именно было уравнение состояния.
как её написали авторы, на английском arXiv:2607.03537
Proposed in 2022 by Dienes et al., stasis is a dynamical fixed point in the early universe in which the equation of state, $$w_s$$, is fixed at a constant value. In this study we show that the inflationary gravitational wave imprint of any stasis epoch is captured by a closed-form spectral template controlled by two physical inputs, the equation of state $$w_s$$ and the stasis duration $$\Delta N_\mathrm{stasis}$$, that applies uniformly across every microphysical realization. The template presented here yields two independently measurable observables, the spectral tilt of the spectra in the stasis band, $$\alpha(w_s)$$ and the amplitude step $$C^2(w_s)$$ at the beginning and end of the stasis band. Eliminating $$w_s$$ gives a one-parameter consistency curve $$C^2 = C^2(\alpha)$$ on which the data must lie if the underlying cosmology is any constant-$$w$$ era. This makes the spectrum falsifiable without knowing $$w_s$$ in advance: a measured $$(\alpha, C^2)$$ pair either lands on the curve or rules out the constant-$$w$$ class. We show that BBO and DECIGO can resolve the perpendicular displacement from the consistency curve to $$\sigma_\perp \simeq 1.5\times10^{-5}$$ at a tensor-to-scalar ratio, $$r = 0.01$$, four orders of magnitude below the curve's range in $$C^2$$ meaning that any off-curve deviation is detectable across a broad range of allowed $$r$$ values.
Название «стазис» пришло из медицины, где означает застой крови, и из биологии, где так называют длительную остановку в эволюции вида. В космологии оно получило новый смысл — временную остановку в изменении свойств расширяющейся Вселенной.
В романе Айзека Азимова «Конец Вечности» герои манипулируют временем, создавая «стазисные поля», внутри которых время останавливается — почти как в космологической эпохе, где само расширение застывает.