Las ondas gravitacionales pueden ser fracturas primordiales en el espacio-tiempo
Quizás el universo primitivo era un lugar tan violento que el mismo espacio-tiempo se hizo añicos como un panel de vidrio. Esas fracturas habrían desatado inundaciones de ondas gravitacionalesY un equipo de astrónomos descubrió que es posible que ya hayamos detectado estas ondas en el tejido del espacio-tiempo.
El equipo, que recientemente informó sobre sus hallazgos en un artículo presentado para su publicación en Computational Astrophysical Journal y Publicado en arXiv.org (Se abre en una nueva pestaña)Afirman haber visto evidencia de los llamados muros de dominio en el universo primitivo.
Cuando nuestro universo era increíblemente joven, también era increíblemente extraño. el Cuatro fuerzas de la naturaleza Estaban unidos en una fuerza unificada. No sabemos cómo se ve esa fuerza o cómo funciona, pero sabemos que a medida que el universo se enfría y se expande, esa fuerza unificada se descompone en las cuatro fuerzas con las que estamos familiarizados hoy. vino primero gravedadentonces energía nuclear fuerte Se dividió y, finalmente, las fuerzas electromagnética y nuclear débil se separaron entre sí.
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Con cada una de estas divisiones, el universo se ha rehecho por completo. Han surgido nuevas partículas para reemplazar aquellas que anteriormente solo podían existir en condiciones extremas. Los campos cuánticos fundamentales del espacio-tiempo que dictan cómo las partículas y las fuerzas interactúan entre sí se han reformado. No sabemos cuán suaves o aproximadas ocurrieron estas transiciones de fase, pero es muy posible que con cada división, el universo se estableciera en múltiples identidades simultáneamente.
Esta fractura no es tan extraña como parece. Sucede con todo tipo de transiciones de fase, como el agua que se convierte en hielo. Diferentes parches de agua pueden formar partículas de hielo con diferentes orientaciones. Pase lo que pase, toda el agua se convierte en hielo, pero diferentes dominios pueden tener diferentes arreglos moleculares. Donde esas áreas se encuentran con las paredes, o con las fallas, aparecerá la grieta.
tripa sonando
Los físicos están particularmente interesados en la llamada transición de fase GUT de nuestro universo. GUT es un acrónimo de “Gran Teoría Unificada”, y es un modelo hipotético de la física que fusiona la fuerza nuclear fuerte con la fuerza electromagnética y la fuerza nuclear débil. Estas teorías están más allá del alcance de los experimentos actuales, por lo que los físicos y astrónomos recurren a las condiciones del universo primitivo para estudiar esta importante transición.
La transición de fase GUT, que ocurrió cuando el universo estaba en la segunda parte más baja de su edad, puede haber dejado atrás muros de dominio, una red de límites entre diferentes configuraciones de espacio-tiempo. Sin embargo, estas deficiencias no podían durar mucho. Si persistieron durante unos segundos, o incluso minutos, sus intensas energías habrían anulado la nucleosíntesis, dando lugar a todo el hidrógeno y helio primordiales del universo o distorsionando nuestras imágenes de Fondo cósmico de microondas (CMB), radiación residual de la gran explosión.
Entonces, este conjunto interconectado de paredes de dominio tuvo que descomponerse en otras partículas, ya sea partículas ordinarias, p. electrones o partículas subatómicaso partículas más exóticas, como algunas formas de materia oscura. De cualquier manera, este proceso de descomposición, combinado con el movimiento ondulante de las propias paredes de la esfera, desencadenaría una avalancha de ondas gravitacionales que podrían permanecer en el universo actual.
Escaneo de dominio
Esas ondas gravitacionales serían increíblemente débiles e imposibles de detectar usando las instalaciones actuales de ondas gravitacionales de la Tierra. Pero durante más de una década, varios equipos de astrónomos de todo el mundo lo han estado observando. púlsares Mapear las ondas gravitacionales que fluyen a través del universo.
Los púlsares son objetos de cronometraje increíblemente precisos, capaces de mantener su tempo en menos de una millonésima de segundo. Sin embargo, si una onda gravitacional pasara entre nosotros y un grupo de púlsares, afectaría sutilmente el período del púlsar. Mediante el estudio de un gran número de púlsares durante largos períodos de tiempo, podemos esperar encontrar señales de una espuma de fondo de ondas gravitacionales.
Los arreglos de temporización de Pulsar, como el Experimento NANOGrav y el European Pulsar Timing Array, han encontrado indicios de la señal. La mayoría de los astrónomos creen que esta señal es causada por la acción combinada de millones de planetas. agujeros negros supermasivos Chocan entre sí durante miles de millones de años.
Pero el nuevo estudio presenta una imagen diferente. El equipo argumenta que la señal también podría explicarse por la descomposición de las paredes de dominio en el universo primitivo. Sus modelos permiten que las paredes del dominio decaigan lo suficientemente rápido como para no violar otras observaciones, como el CMB, al tiempo que proporcionan una señal lo suficientemente fuerte como para explicar los datos de la matriz de tiempo del púlsar.
Dado que las señales en los datos son muy débiles y no se ha confirmado que provengan de ninguna fuente en particular, hay margen para este tipo de sugerencia radical. El equipo argumenta que las mediciones futuras del tiempo del púlsar deberían poder distinguir su modelo de paredes de dominio en descomposición de la imagen convencional de agujeros negros supermasivos en colisión. Además, si su modelo es preciso, las paredes del dominio deberían descomponerse en partículas ordinarias o exóticas. En cualquier caso, esto debería ser detectable por futuras mediciones de CMB más sensibles.
Si el resultado se mantiene, será una gran victoria para la física: la primera vez que descubrimos evidencia concreta de transiciones de fase GUT y el comienzo de una nueva comprensión de la física.
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