Следи за плазмой. Физики нашли неожиданный способ узнать, как появилась Вселенная

Однако недавно в космологии появился новый способ изучения происходящего вокруг нас — гравитационные волны. Это рябь в ткани пространства-времени, спровоцированная самыми мощными космологическими событиями, такими как слияние черных дыр или поглощение черной дырой массивной звезды. Если очень упростить, то их можно сравнить с волнами, расходящимися после того, как в воду падает камень.

Благодаря гравитационным волнам учёные могут изучать события, происходившие в далеком прошлом и на огромном расстоянии от нас. Да, мощное гравитационное взаимодействие запускает «вибрацию», проходящую сквозь все пространство-время. Фиксируя подобные сигналы, исследователи могут по их форме и частоте определять, какие именно объекты участвовали в «аварии», их массу, а также расстояние от Земли.

Однако на самом деле гравитационные волны возникают постоянно от любого взаимодействия нескольких космических объектов. Например, вращение Земли вокруг Солнца… или расширение Вселенной за микросекунды после Большого взрыва.

Дело в том, что улавливать эти космические сигналы не так-то просто. Современные детекторы гравитационных волн довольно ограничены в своей чувствительности из-за того, что это поле исследований относительно ново. Поэтому ученым нужно либо ждать появления обновленных детекторов, либо искать альтернативу.

С последним, как оказалось, может помочь плазма.

Раньше физики занимались исследованием термоядерного синтеза — процесса, питающего Солнце и другие звезды. Благодаря работе этих «природных реакторов» в мире появились химические элементы, сыгравшие немаловажную роль в возникновении жизни на Земле.

Ученые уже давно мечтают найти способ стабильно получать энергию от термоядерной реакции на Земле, ведь это чистое топливо, которое может спасти мир от энергетической катастрофы.

Команда Гарга занималась тем, что рассчитывала, как именно электромагнитные волны движутся через плазму во время работы термоядерных установок — токамаков и стеллатораторов.

Исследование под руководством индийского физика из Пристонского университета Дипена Гарга показало, что движение электромагнитных волн сквозь плазму очень похоже на то, как гравитационные волны движутся сквозь космос. «Фактически мы используем механизмы плазменных волн для решения проблемы гравитационных волн», — объясняет Гарг.

Самое интересное, что их открытие произошло довольно случайно — Гарг является аспирантом и получил «задание на решение простой задачи» от своего научного руководителя.

В результате ученые создали формулы, которые в теории можно использовать не только для физики плазмы, но и на гораздо больших масштабах — в космосе. Исследование показало, что когда гравитационные волны проходят через материю (например, другие звезды или межзвездный газ), они создают свет, характеристики которого зависят от густоты этой материи.

Проанализировав этот свет, у ученых есть возможность обнаружить гравитационные волны, которые в настоящее время выходят за пределы наших детекторов. Вдобавок, потенциально это исследование открывает перспективу создания нового подхода к изучению различных свойств звезд, находящихся в миллионах световых лет от Земли.

Довольно неожиданно даже для себя ученые открыли альтернативный способ изучения Вселенной. В будущем они планируют продолжить работу над этой концепцией и усовершенствовать ее, чтобы испытать ее на практике.