За 10⁻³⁵ секунды после Большого взрыва разыгралась самая стремительная часть. Пространство раздувалось быстрее света — это инфляция. Почти всю партитуру исполняло одно поле, инфлатон, дирижировавшее темпом и тональностью. Но на излёте, когда инфляция уже затихала, могли кратко пробудиться другие игроки — заряженные калибровочные поля. Их соло длилось мгновение, но оставило след.
Этот след — рябь в ткани пространства, гравитационные волны. Обычно их рождают катастрофы вроде слияния чёрных дыр. Здесь же механизм тоньше: неоднородности плотности, оставшиеся после инфляции, сами становятся источником волн. Оркестр после громкой ноты: эхом разносятся колебания, так и первичные уплотнения, входя под горизонт, заставляют пространство звучать.
Авторы новой работы показали, что у заряженного соло особый почерк. Они ввели два безразмерных числа: e_μ и $e_M$. Первое отражает силу взаимодействия, второе — энергию поля. Когда эти параметры меняются, главный пик в спектре волн не просто сдвигается, а перепрыгивает с одной моды на другую. У нейтральных полей такого нет: там пик ползёт плавно, как если бы музыкант переставлял каподастр на грифе.
Эффект возникает из-за того, что обычно игнорируют — продольной компоненты поля. В заряженной плазме она становится громкой и меняет всю картину. Джим Пиблс, строивший теорию первичных возмущений, предвидел, что тонкости могут многое рассказать. Здесь именно эта тонкость и выходит на сцену.
Детекторы гигагерцевых волн, основанные на электромагнитных резонаторах, ещё только проектируются. Но когда они заработают, то смогут поймать этот шёпот из прошлого. И тогда в данных проступит тот самый электрический аккорд — короткое, резкое соло, сыгранное в финале инфляционной симфонии. Его модуляции расскажут, какие силы дирижировали рождением нашего мира.
Если бы гравитационную волну с частотой 1 ГГц удалось зарегистрировать, её длина составила бы 30 сантиметров — такую волну можно было бы буквально «поймать» в резонаторе размером с книгу.
В романе «Контакт» Карла Сагана инопланетный сигнал содержал модуляции, указывающие на искусственное происхождение. Осцилляции в спектре гравитационных волн от заряженной инфляции — хоть и природные — напоминают такую «модуляцию», только расшифровывают они законы физики, а не послание внеземного разума.