Mnogi modeli kozmologije predviđaju postojanje brojnih nevidljivih struna koje se protežu kroz svemir. Novo istraživanje pronalazi način na koji bi te strune mogle puknuti – i kako bismo mogli osjetiti posljedice.
Kozmičke strune predstavljaju hipotetičke jednodimenzionalne topološke nepravilnosti koje su se, prema teorijama, možda oblikovale tijekom faze promjene simetrije u ranoj fazi svemira. Ovaj fenomen mogao se dogoditi u trenucima kada topologija vakuumskog prostora, koji je bio povezan s ovom promjenom simetrije, nije imala jednostavnu povezanost. Koncept njihove egzistencije prvi je puta predstavio teorijski fizičar Tom Kibble tijekom sedamdesetih godina prošlog stoljeća
Puknuća kozmičkih struna
Kako presjeći kvantnu strunu veličine svemira? Novo istraživanje pokazuje kako bi kaos Velikog praska mogao to učiniti, i kako bi ta puknuća mogla dovesti do svemira ispunjenog valovima gravitacijskih oscilacija. Kozmičke strune su hipotetički ostaci iz najranijih trenutaka svemira. U prvoj sekundi Velikog praska, svemir je prošao kroz nekoliko intenzivnih faza prijelaza dok su se sile prirode odvajale jedna od druge. Mnogi kozmolozi vjeruju da ti prijelazi nisu bili savršeni i da je svaki od njih ostavio greške u samom prostor-vremenu.
Ovi takozvani defekti prostor-vremena mogli su poprimiti različite oblike i svojstva, ovisno o detaljima (uglavnom nepoznate i složene) fizike koja se događala u tim ranim danima. Kozmičke strune vjerojatno su jedan od najčešćih tih defekata, i ako postoje, manifestirale bi se kao iznimno neobični objekti. Prema Live Science, imale bi debljinu ne širu od protona, protezale bi se od jednog “kraja” svemira do drugog, i bile bi toliko guste da bi jedan kilometar strune bio teži od cijele Zemlje.
Također bi bile gotovo neuništive. Prije ovog novog istraživanja, znanstvenici su smatrali da su kozmičke strune stabilne. Jednom kada bi se formirale, jednostavno bi postojale, od najranijih trenutaka Velikog praska sve do današnjeg dana. Jedini način da se umanji kozmička struna bio bi ako bi se dvije od njih presjekle, ili ako bi se jedna presavila sama nad sobom. Jednom kada bi se to dogodilo, nastale vibracije prisilile bi kozmičku strunu da se raspada u pljusak čestica i visokoenergetske radijacije.
No, nikada nisu pronađeni takvi signali od kozmičkih struna, i do danas astronomi nisu otkrili nikakve dokaze o njihovom postojanju. To predstavlja izazov za kozmologiju, jer mnogi modeli ranog svemira predviđaju postojanje kozmičkih struna. Dakle, ako su kvantne strune nastale u izobilju tijekom Velikog praska, gdje su sve nestale?
Nestabilnost kozmičkih struna
Možda kozmičke strune nisu tako stabilne kao što smo nekad mislili, prema novoj studiji, koju predvode istraživači iz Kavli Instituta za fiziku i matematiku svemira u Japanu. Umjesto da su stabilne, strune bi mogle biti “metastabilne”. Metastabilnost je fenomen prisutan u cijelom fizičkom svijetu, a događa se kada se sustav može naći u stabilnom položaju i ostati tamo neodređeno dugo, ali svaki pomak s tog položaja uzrokuje da sustav pronađe novi raspored.
Kao primjer, zamislite padanje niz stranu brda – vrlo dinamična, nestabilna situacija. Ako se privremeno zaustavite u udubini na strani brda, sada ste metastabilni. Ako vas ništa ne uznemiri, možete ostati u toj udubini zauvijek. Ali ako vas netko gurne, izaći ćete iz udubine i nastaviti padati niz brdo.
Istraživači su otkrili da druge egzotične entitete, poznate kao magnetski monopoli, mogu destabilizirati kozmičku strunu. Magnetski monopoli – čestice čistog sjevernog ili čistog južnog magneta – također mogu nastati tijekom faznih prijelaza ranog svemira. U blizini kozmičkih struna, monopolovi mogu formirati s antimonopolima i zatim se odmah međusobno uništiti. Energija koja se oslobađa može presjeći kozmičku strunu na pola, pokrećući proces destabilizacije koji na kraju prisiljava kozmičku strunu da se raspadne.
Dok se kozmička struna raspada, vibrira, i ta vibracija može potaknuti formiranje gravitacijskih valova. Stoga možda u svemiru ne preostaje mnogo kozmičkih struna, što objašnjava zašto ih do sada nismo pronašli – ali njihovi gravitacijski signali mogu ostati.
Zapravo, istraživači su ukazali na nedavno otkriće pozadine gravitacijskih valova kao mogući signal ovih metastabilnih kozmičkih struna. Astronomi će morati detaljnije proučiti te pozadinske valove kako bi utvrdili jesu li za te slabe, svemirske vibracije odgovorne kozmičke strune ili neki drugi izvor, poput sudarajućih crnih rupa.
Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram –t.me/kozmoshr
Pozdrav svima! Hvala što čitate Kozmos.hr! Ja sam Ivan i dugi niz godina pišem o svermiu, astronomiji, znanosti, povijesti i arheologiji, a imao sam priliku sudjelovati i u dokumentarcima Science Discovery-ja te History Channel-a.
