Космическая струна

Косми́ческая струна́ — гипотетический астрономический объект, представляющий собой одномерный топологический дефект пространства-времени[1]. Космические струны могли образоваться в ранней Вселенной в Эпоху Великого объединения во время фазового перехода топологии пространства-времени при разделении фундаментальных взаимодействий. Когда происходил этот фазовый переход, он произошел не во всей Вселенной одновременно, а во множестве отдельных областей пространства-времени индивидуально, и на границе различных областей образовывались топологические дефекты ("складки"). Такие участки переходили в особое состояние, отличное от обычного состояния пространства-времени — это и были «космические струны». Ожидается, что на каждый объем Хаббла должна была образоваться как минимум одна струна.

Теоретические посылки

Космические струны могут, в частности, являться одним из следствий теории струн[2].

Существование «космических струн» было впервые предсказано британским физиком Томасом Кибблом в 1976 году, а их теория была развита советским физиком Яковом Зельдовичем к 1981 году[3].

Диаметр космических струн значительно меньше размеров атомных ядер (порядка 10−29 сантиметра), длина — как минимум десятки парсеков, а удельная масса — порядка 1022 грамм на сантиметр, то есть всего лишь один километр струны имеет 1/6 массы Земли, и это означает, что струны обладают крайне высокой плотностью[2].

Из теории следует, что космические струны возникли вскоре после Большого взрыва и были либо замкнутыми, либо бесконечными. Струны изгибаются, перехлёстываются и рвутся. Оборванные концы струн тут же соединяются, образуя замкнутые куски. И сами струны, и их отдельные фрагменты летят сквозь Вселенную со скоростью, близкой к скорости света.

Попытки обнаружения

Увидеть космическую струну, разумеется, невозможно, но она, как любой очень массивный объект, создаёт «гравитационную линзу»: свет от источников, находящихся за ней, должен её огибать.

В 2003—2005 годах в прессе появился ряд публикаций[4][3][5], согласно которым, изображение галактики CSL-1, находящейся на расстоянии 6-7 миллиардов световых лет, может быть интерпретировано как факт открытия космической струны. В более поздних работах[6][5] существование струны в окрестности CSL-1 отрицается. Остаётся, однако, открытой возможность[7], что речь идёт всё же о струне, но несколько более экзотического вида. (При помощи телескопа Хаббл удалось доказать, что это две идентичные галактики не имеющие отношение к искажению линзами и струнами. Потребовалась выдержка в 14 000 секунд)

В 2010 году появились сообщения о новых косвенных доказательствах существования космических струн, основанных на наблюдении за квазарами[8].

В 2020 году был опубликован массив данных за 12.5 лет наблюдения за пульсарами коллектива ученых NANOGrav, в этих данных есть аномалии, которые можно интерпретировать как признаки существования космических струн[9].

В культуре

Имеются примеры использования космической струны как структурообразующего элемента сюжета научно-фантастического произведения. Например, это повесть ирландского фантаста Иена Макдональда «Кольцо Вертанди», роман российского фантаста В. Головачёва «На струне». Также присутствует в сериале Звёздный путь: Следующее поколение (Сезон 4, серия 10). Кроме того, в одном из эпизодов мультипликационного сериала «Смешарики. Пин-код» встречается упоминание о попытке практического использования космической струны для достижения скорости, превосходящей скорость света.

См. также

Примечания
  1. A. Vilenkin, E.P.S. Shellard, `Cosmic strings and other topological defects', Cambridge : Cambridge University Press, (1994).
  2. Открытие космической струны получило первое подтверждение?
  3. Астрономы открыли космическую струну?
  4. M. Sazhin e. a. MNRAS 343 (2003) 35 arXiv:astro-ph/0302547
  5. Астрономы порвали космическую струну 24/01/06
  6. M. Sazhin e. a. MNRAS 376 (2007) 1731 arXiv:astro-ph/0611744
  7. S. V. Krasnikov Gravitation and Cosmology 15 (2009) 62 arXiv:0811.1337
  8. Cracks in the Universe: Physicists are searching for the fingerprints of cosmic strings
  9. https://arxiv.org/pdf/2009.06607.pdf
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.