Ранняя Вселенная напоминала стремительно остывающий океан. При колоссальных температурах всё было единым — кварки, электроны, взаимодействия сливались в симметричный «пар». Но по мере расширения и охлаждения этот пар конденсировался, фазовые переходы сменяли друг друга, словно вода превращается в лёд. И точно так же, как в замерзающем пруду появляются трещины и пузырьки, в остывающем космосе возникали топологические дефекты — устойчивые разрывы в полях, родившиеся из-за нарушения симметрии.

Именно такую картину рисует новая теоретическая работа. Авторы рассмотрели один из возможных сценариев: последовательное нарушение калибровочной симметрии SU(2) → U(1) → Z₂ → 1. Сначала, когда Вселенной было всего 10⁻¹⁰ секунд, отделилось сильное взаимодействие — и родились магнитные монополи (частицы с одним магнитным полюсом), предсказанные ещё Герардом ’т Хофтом. Чуть позже сформировались одномерные космические струны — нити чистой энергии толщиной с атомное ядро, но с массой, сравнимой с горным хребтом на каждом метре. А затем возникли двумерные доменные стенки, разделившие вакуум на области с разными свойствами.

Стенки не могли существовать вечно — они притягивали друг друга и схлопывались, наматываясь на струны. Образовалась сеть составных струн, чья судьба зависела от тонких параметров: инфляционного раздувания, предложенного Аланом Гутом, и квантового туннелирования. В одном варианте струны практически вечны, в другом — медленно распадаются, в третьем — живут недолго, но успевают излучить гравитационные волны. С помощью численного моделирования и уравнений Фридмана учёные рассчитали, какой гравитационно-волновой фон (рябь пространства-времени, предсказанную уравнениями Эйнштейна) возникает в каждом сценарии.

Результаты обнадёживают. При безразмерном натяжении струны Gμ от 10⁻¹² до 10⁻¹⁰ пик сигнала лежит в области сотен герц — там, где работают наземные лазерные интерферометры LIGO (открывшие гравитационные волны под руководством Райнера Вайсса) и будущий Einstein Telescope. Для более массивных струн (Gμ ∼ 10⁻⁷) и задержки формирования сети $d_s$ ≳ 10⁷ фон смещается в наногерцевый диапазон, доступный пульсарным тайминговым массивам вроде NANOGrav. Эти «космические часы» — быстро вращающиеся нейтронные звёзды — сверяют ритм с атомными стандартами, и малейшие сбои выдают прохождение гравитационной волны. Во всех трёх сценариях амплитуда $Ω_{GW}$ h² составляет от 10⁻¹⁰ до 10⁻⁸ — достаточно, чтобы быть пойманной.

Такая работа — не просто упражнение в математике. Если сигнал будет обнаружен, он станет прямым свидетельством фазовых переходов в первые мгновения после Большого взрыва и, возможно, позволит заглянуть за пределы Стандартной модели — туда, где прячется Великое объединение взаимодействий. Гравитационные волны становятся своеобразным «ископаемым светом» из эпохи, недоступной ускорителям. А ещё это история о том, как самые экзотические объекты — монополи, струны, стенки — могут оставить после себя тихий, но настойчивый гул, дрожащий в ткани Вселенной. И мы впервые учимся его слышать.