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 космическая струна.
Теоретические посылки
[править | править код]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
[править | править код]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
[править | править код]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
[править | править код]Примечания
[править | править код]- ↑ A. Vilenkin, E.P.S. Shellard, `Cosmic strings and other topological defects', Cambridge : Cambridge University Press, (1994).
- ↑ 1 2 Открытие космической струны получило первое подтверждение? Дата обращения: 30 января 2009. Архивировано 29 апреля 2009 года.
- ↑ 1 2 Астрономы открыли космическую струну? Дата обращения: 30 января 2009. Архивировано 1 июля 2008 года.
- ↑ M. Sazhin e. a. MNRAS 343 (2003) 35 arXiv:astro-ph/0302547
- ↑ 1 2 Астрономы порвали космическую струну Архивная копия от 17 мая 2013 на Wayback Machine 24/01/06
- ↑ M. Sazhin e. a. MNRAS 376 (2007) 1731 arXiv:astro-ph/0611744
- ↑ S. V. Krasnikov Gravitation and Cosmology 15 (2009) 62 arXiv:0811.1337
- ↑ Cracks in the Universe: Physicists are searching for the fingerprints of cosmic strings. Дата обращения: 15 октября 2010. Архивировано 26 сентября 2011 года.
- ↑ Архивированная копия. Дата обращения: 29 октября 2020. Архивировано 31 октября 2020 года.