Повороты квазаров привели учёных кморщинам вкосмосе
Неожиданные плоды принесло новое исследование некоторых особенностей, наблюдающихся в поляризации излучения квазаров. Оказывается, эти внегалактические объекты могут косвенно подтвердить существование гипотетических реликтовых складок – так называемых космических струн, доставшихся нам в наследство от первых мгновений после Большого взрыва.
Отчёт о наблюдении за 355 квазарами, проведённом с помощью телескопа чилийской обсерватории La Silla и «Очень большого телескопа» (VLT), был опубликован ещё в 2005 году в журнале Astronomy Astrophysics (PDF-документ). Пять лет спустя внимание американских астрофизиков из университета штата Нью-Йорк в Буффало (UB) привлекли два неожиданных эффекта, отмеченных авторами того исследования.
Первый из них таков: астрономы, изучая крупные (около 1 гигапарсека) области пространства, удалённые от Земли, установили выделенные направления для вектора поляризации излучения, испускаемого квазарами.
Вероятность их расположения в наблюдаемом порядке невероятно мала — если бы векторы каждого источника действительно ориентировались случайным образом, то у учёных было бы менее 0,1% шанса зарегистрировать то, что они получили.
График распределения по значениям красного смещения 355 квазаров, лежащих в направлении южного и северного полюсов Галактики (иллюстрация Astronomy Astrophysics).
Выделенный вектор поляризации «поворачивался» с повышением красного смещения, обозначающим удаление квазаров от наблюдателя. Так, при ранжировании ряда квазаров по смещению можно было заметить, что поворот на 30 градусов соответствовал увеличению дистанции на 3,26 миллиарда световых лет.
Более ранние исследования предполагали, что направление вектора поляризации излучения связано с расположением оси квазара в пространстве. Отсюда вывод – соседние квазары должны ориентироваться приблизительно одинаково.
Однако реальности такая модель, как теперь выяснилось, не вполне соответствует. При рассмотрении излучения квазаров в северном галактическом полушарии было отмечено, что вектор совершал поворот по часовой стрелке, в южном же — против часовой.
Схема вращения выделенного вектора поляризации излучения квазаров, где положительное красное смещение соответствует движению в сторону северного галактического полюса, отрицательное – в сторону южного. Каждая точка отмечена на графике трижды – без смещения и со смещением на 180 и 360 градусов соответственно (иллюстрация Astronomy Astrophysics).
Как считают авторы нового исследования, препринт которого выложен в открытый доступ (PDF-документ), объяснить такой эффект можно, если в рассматриваемой модели учесть влияние космических струн – одномерных топологических дефектов пространства.
На возможность их существования указывают многие современные теории, как стандартная модель физики частиц, так и теория струн.
Один из ключевых авторов, разрабатывающих теорию космических струн, – выдающийся американский физик и оппонент Стивена Хокинга, наш бывший соотечественник Александр Виленкин, профессор университета Тафтса (Tufts University) с 1978 года (фото Stanford University).
Образование этих «космических морщин» гипотетически связано с фазовым переходом: примерно через 10-12 секунд после Большого взрыва электромагнитное взаимодействие отделилось от слабого ядерного.
Этот процесс сопровождался появлением «электрослабых струн», которые либо имели бесконечно большую длину, либо же формировали замкнутые петли (наподобие оптических вихрей).
Электрослабые струны были нестабильны и очень быстро разрушались, оставляя при этом реликтовый след в виде магнитного поля, которое, делая поправку на расширение Вселенной, должно действовать в космологических масштабах (всё это, кстати, весьма напоминает гипотезу космической ряби).
Для оценки возможного влияния «морщин» американские астрофизики смоделировали влияние на формирование галактик магнитного поля двух замкнутых петель. В итоге они выяснили, что такая конфигурация даёт как раз требуемый порядок расположения векторов поляризации излучения квазаров.
Помимо этого модель с привлечением космических струн корректно описывает вращение этих векторов синхронно с увеличением красного смещения.
Авторы продолжат исследования в этой области, но уже сейчас, как признаются участники работы, у них захватывает дух от мысли, что путём простого наблюдения за космическими объектами можно «увидеть» последствия процессов, сопутствующих зарождению Вселенной.
Как устроена Вселенная — Загадка квазаров (2018) HD 720
