Схема инфлатонного поля, разбитого на осциллоны, с наложенными гравитационными волнами.
Фото: Кавли ИПМУ, Владимир Тахистов

Результаты подготовили почву для раскрытия захватывающих новых идей о самых ранних моментах Вселенной.

Считается, что инфляционный период, который произошел сразу после Большого взрыва, привел к экспоненциальному расширению Вселенной. Во многих космологических теориях за периодом быстрого расширения следует образование осциллонов.

Осциллоны - это тип локализованной нелинейной массивной структуры, которая может образовываться из полей, таких как поле инфлатона, которые колеблются на высоких частотах. Эти структуры могут сохраняться в течение длительного времени, и, как обнаружили исследователи, их возможный распад может генерировать значительное количество гравитационных волн, которые представляют собой рябь в пространстве-времени.

В своем исследовании исследователь проекта Института физики и математики Вселенной им. Кавли (IPMU Кавли) Калоян Д. Лозанов и приглашенный научный сотрудник Международного центра квантово-полевых измерительных систем для исследований Вселенной и частиц (QUP) Старший научный сотрудник и ассистент Центра теории ускорителей высоких энергий (KEK) Владимир Тахистов смоделировал эволюцию поля инфлатона в ранней Вселенной и обнаружил, что осциллоны действительно присутствовали. Затем они обнаружили, что затухание осциллонов может генерировать гравитационные волны, которые будут обнаружены будущими обсерваториями гравитационных волн.

Полученные данные представляют собой новый тест динамики ранней Вселенной, независимой от обычно изучаемого космического микроволнового фонового излучения. Открытие этих гравитационных волн открыло бы новое окно в самые ранние моменты существования Вселенной и могло бы помочь пролить свет на некоторые насущные фундаментальные вопросы космологии.

Благодаря постоянному развитию детекторов гравитационных волн и суперкомпьютерных ресурсов мы можем ожидать, что в ближайшие годы мы получим еще больше информации о ранних моментах Вселенной. В целом, новое исследование демонстрирует возможности сочетания теоретических моделей с передовыми вычислительными методами и наблюдениями для раскрытия нового понимания эволюции Вселенной.