ماموریت ماهواره‌ای آینده ممکن است به چگونگی سرد شدن کیهان اولیه دست بیابد!

در طی سرد شدن کیهان اولیه، حباب هایی در پلاسمای داغ آن شکل گرفت و امواج گرانشی به راه انداخت. یک مطالعه جدید نشان می‌دهد که این امواج فضایی حتی امروز نیز قابل تشخیص هستند.

 (اعتبار تصویر: دیوید ویر)

یک مطالعه جدید نشان می دهد که زمانی که کیهان اولیه اندکی پس از انفجار بزرگ سرد شد، حباب‌هایی در پلاسمای داغ آن شکل گرفت که باعث ایجاد امواج گرانشی شد که حتی امروز نیز قابل تشخیص هستند.

برای مدتی، فیزیکدانان حدس می‌زنند که یک انتقال فاز در کیهان اولیه اندکی پس از انفجار بزرگ اتفاق افتاده است. انتقال فاز تغییر شکل و خواص ماده است که معمولاً با تغییرات دما مانند تبخیر آب به بخار یا ذوب فلز همراه است. در جهان جوان و در حال انبساط سریع، احتمالاً چیزی مشابه با سرد شدن پلاسما رخ داد که در آن زمان فضا را پر می کرد.

با این حال، انتقال فاز در کیهان اولیه کاملاً قابل توجه بود و امواج گرانشی را برانگیخت، موج‌هایی در فضازمان که معمولاً در اثر برخورد بین اجرام پرجرم مانند سیاه‌چاله‌ها و ستاره‌های نوترونی ایجاد می‌شوند. به گفته دانشمندان دانشگاه هلسینکی در فنلاند، علاوه بر این، امواج گرانشی ناشی از انتقال فاز اولیه کیهان به قدری قدرتمند بودند که ممکن است با مأموریت فضایی آینده تداخل سنج لیزری آنتن فضایی ایالات متحده/اروپا (LISA) قابل شناسایی باشند.

در مطالعه جدید، دانشمندان مدل‌سازی می‌کنند که چگونه این امواج گرانشی می‌توانند سیگنالی تولید کنند که توسط LISA با استفاده از تکنیکی به نام دوگانگی هولوگرافیک قابل تشخیص است.

دوگانگی هولوگرافیک مبتنی بر نظریه ریسمان است و دانشمندان را قادر می‌سازد تا رفتار ذرات را در محیط‌های گرانشی و عاری از گرانش به صورت ریاضی توصیف کنند.

با استفاده از این تکنیک، دانشمندان می‌توانند رویدادهای احتمالی را تجزیه و تحلیل کنند که پس از انتقال فاز در جهان اولیه رخ داده است. مدل آنها دمایی را که احتمالاً در آن گذار در آن اتفاق می‌افتد و همچنین سرعت انبساط جهان را در نظر گرفت.

تصویر هنری از ماموریت فضایی آینده LISA. (اعتبار تصویر: ESA)

از آنجایی که هیچ کس برای مشاهده این انتقال فازهای اولیه کیهان در زمان وقوع آنها حضور نداشت، این فرآیند هنوز در هاله‌ای از رمز و راز است. دانشمندان فکر می‌کنند با سرد شدن پلاسمای داغ، حبابهایی در آن به عنوان بخشی از فرآیند به اصطلاح هسته‌سازی شروع به تشکیل شدن کردند. هسته‌زایی اولین مرحله در انتقال بین فازها (مانند از آب به بخار یا از آب به یخ) است، زمانی که حباب‌هایی در محیط اصلی تشکیل می‌شوند که به عنوان مراکز فرآیند انتقال عمل می‌کنند.

اما دانشمندان فکر می کنند که این حباب‌ها در جهان در حال تغییر با یکدیگر برخورد کردند و امواج گرانشی قابل اندازه گیری را به راه انداختند.

با این حال، هنوز کمی زمان می‌برد تا این روند مرموز آشکار شود. LISA، همکاری بین آژانس فضایی اروپا (ESA) و ناسا، انتظار نمی‌رود قبل از سال 2037 پرتاب شود. طبق گفته ESA، LISA اولین مأموریتی خواهد بود که به ثبت امواج گرانشی اختصاص داده شده است و می‌تواند نوسانات کوچکی را در آن مشاهده کند. فضازمان از برخورد سیاهچاله ها و ابرنواخترها ایجاد شده است.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Upcoming satellite mission may ‘see’ how early universe cooled

By Ailsa Harvey 

https://www.space.com/universe-phase-transition-gravitational-wave-signals