Изглежда е открито първото доказателство за съществуването на космически струни

Странна двойка галактики може да се окаже първото доказателство за съществуването на „космически струни“ – мистериозни хипотетични структури, породени от фазов преход в резултат на нарушаване на симетрията в ранната Вселена. Едната от въпросните две галактики всъщност е отражение на другата – оптичен ефект, причинен от гравитационна леща, която сама по себе си е породена от космическа струна.

Космическите струни са хипотетични нишковидни (т.е. едноизмерни) обекти, които се срещат във Вселената в много малки количества. Смята се, че те представляват „белези“ или пукнатини, образувани по време на фазовия преход на първичната Вселена, когато симетрията е била нарушена. С дебелина, едва по-голяма от протона, те могат да бъдат толкова дълги, че да се простират в цялата наблюдаема Вселена и дори по-далеч. Освен това те биха били невероятно плътни и масивни. Не трябва да се бъркат със струните, споменати в известната „теория на струните“, които са коренно различни и много по-малки (от порядъка на дължината на Планк).

Когато космическите струни еволюират от по-малки мащаби към по-големи, те предизвикват смущения в разпределението на материята и плътността на енергията във Вселената. В резултат на гравитационното взаимодействие те привличат съседна материя или енергия. Въпреки че различни космически явления изглежда показват тяхното съществуване, все още нищо не е потвърдено и нито една космическа струна не е пряко наблюдавана. Изследователи от Индийския институт по астрофизика, Института по астрономия „Стърнберг“ и Националния университет в Урду може би най-накрая са успели да открият такава струна.

Огледалният ефект

Астрофизиците използват два основни метода за откриване на космическите струни. Първият се основава на анализа на анизотропния космически микровълнов фон – силно хомогенно електромагнитно излъчване, което може да се наблюдава във всички посоки на небето. Вторият метод е да се анализират извадки от вериги от събития на гравитационното линзиране (напр. двойки галактики), които вероятно са породени от космически струни.

Въз основа на тези методи бе идентифицирана изключително надеждна кандидат-верига, наречена CSc-1. Нейните обекти са със звездни величини между 19,7 и 23 и могат да бъдат открити само с големи и мощни стабилни телескопи. С помощта на фотометрични и спектроскопски анализи беше избран най-яркият обект във веригата: двойката галактики с кодово име SDSSJ110429-A,B.

Според доклада, предварително публикуван в платформата arXiv, резултатите от наблюденията и моделирането показват голяма вероятност за наличието на космическа верига. Всъщност двойката би била една и съща галактика, отразена пред очите ни в пространството от гравитационната леща, създадена от потенциална космическа струна. В близост до галактиката пространство-времето рязко се огъва към най-плътната зона, т.е. към струната. Ако направим аналогия, това е подобно на поставянето на тежък предмет в центъра на батут. Когато светлината от тази галактика преминава през тази област, тя се отклонява и създава огледален ефект. От гледна точка на далечния наблюдател резултатът е наблюдаването на два огледални обекта.

Ако формата (светлината) на обекта на заден план е изкривена в сравнение с обекта на преден план (или има отместване между двете изображения), може да става въпрос за две различни галактики. За SDSSJ110429-A,B обаче не се наблюдава изкривяване или изместване. Според анализа на изследователите тези две галактики имат почти идентични светлинни спектри, размери и форма. Освен това и други двойки галактики от веригата CSc-1 имат сходни свойства.

Но тези резултати не са в много добро съответствие с теоретичните модели, разглеждани по-рано. Повечето предишни модели се базират на прави нишки. SDSSJ110429-A,B обаче може да е в съответствие с тях, като се има предвид, че ориентацията или кривината на космическата струна може да е различна. Разликата в ъглите, наблюдавани между двете галактики, може да се обясни с факта, че струната може да е силно наклонена спрямо линията на наблюдение на наблюдателя или да е извита в равнината на изображението.

„Нашето моделиране на данните от наблюденията в CSc-1 показва, че големият брой двойки може да се обясни със сложната геометрия на космическата струна“, обясняват изследователите в своята статия. „Отчитането на модела на космическата струна с извивка може да подобри търсенето на кандидати за събитие на гравитационно линзиране“, обобщават те.

Това не са неоспорими доказателства за наличието на космическите струни. Тяхното откриване би изисквало изключителни доказателства. Но тази нова научна работа открива нов път за откриване на тези неуловими обекти.