Մեծ Պայթյունի առաջին պահերին տիեզերքը ենթարկվել է հսկայական ցնցումների, որոնց հետքերը մինչ օրս արձագանքում են տիեզերքում։ Այդ «արձագանքները»՝ գրավիտացիոն ալիքները, կարող են դառնալ տիեզերքի ծագման առեղծվածները բացահայտելու բանալին։ Գիտնականները հույս ունեն, որ առաջիկա տասնամյակներում նոր տիեզերական աստղադիտարանները հնարավորություն կտան հայտնաբերել դրանք՝ բացելով աննախադեպ պատկերացում տիեզերական պատմության սկզբի մասին։

Գրավիտացիոն ալիքներ. տիեզերքի անորսալի հետքեր

1916 թվականին Ալբերտ Էյնշտեյնը կանխատեսել էր գրավիտացիոն ալիքների գոյությունը՝ ժամանակ-տարածության գործվածքի տատանումներ, որոնք առաջանում են զանգվածեղ օբյեկտների արագացված շարժումից։ Սակայն, հաշվի առնելով ձգողության թույլ բնույթը՝ համեմատած այլ ուժերի հետ, Էյնշտեյնը կարծում էր, որ այդ ալիքները հայտնաբերելն անհնար է։ Գրեթե մեկ դար անց՝ 2015 թվականին, LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) աստղադիտարանը հերքեց այդ կարծիքը՝ գրանցելով սև խոռոչների միաձուլումից առաջացած ալիքներ։ Այդ իրադարձությունները ազատում են հսկայական էներգիա՝ համարժեք Արևի զանգվածին, որը վայրկյանի կոտորակում վերածվում է էներգիայի, սակայն անտեսանելի ճառագայթման՝ գրավիտացիոն ալիքների տեսքով։

Չնայած այդ ալիքների հզորությանը դրանց առաջացման պահին, դրանք ընդամենը թույլ ակնարկ են տիեզերքի կողմից ստեղծված ամենահզոր գրավիտացիոն ալիքների՝ սկզբնական (պրիմորդիալ) գրավիտացիոն ալիքների մասին, որոնք ծնվել են Մեծ Պայթյունի առաջին պահերին։

Ինֆլյացիա. տիեզերքի ծնունդ

Կոսմոլոգները ենթադրում են, որ Մեծ Պայթյունից վայրկյանի կոտորակ անց տիեզերքը ենթարկվել է ինֆլյացիայի՝ արագ ընդարձակման, որը նրա չափերը միլիարդավոր անգամներ մեծացրել է։ Այդ իրադարձությունը հիմք է դարձել տիեզերքի հետագա պատմության համար, սակայն, թե ինչն է առաջացրել ինֆլյացիան, ինչու է այն սկսվել և դադարել, մնում է առեղծված։

Ինֆլյացիան թողել է հետքեր՝ փոքր խտության տատանումների տեսքով, որոնք հետագայում հանգեցրել են գալակտիկաների ձևավորմանը։ Այդ տատանումները տեսանելի են տիեզերական միկրոալիքային ֆոնում (CMB), ճառագայթում, որն առաջացել է Մեծ Պայթյունից 380,000 տարի անց։ CMB-ի ջերմաստիճանի տատանումները հաստատում են ինֆլյացիայի տեսությունը, սակայն այդ իրադարձության ուղղակի ապացույցներ դեռևս չկան։

Ինֆլյացիան նաև առաջացրել է հզոր գրավիտացիոն ալիքներ, որոնք դեռևս գոյություն ունեն, բայց միլիարդավոր տարիների ընթացքում տիեզերքի ընդարձակման պատճառով զգալիորեն թուլացել են։ Դրանց երկար ալիքները և ցածր ինտենսիվությունը դարձնում են դրանց հայտնաբերումը աներևակայելի բարդ խնդիր։

Ինչու՞ LIGO-ն չի կարող հաղթահարել այդ խնդիրը

LIGO-ն կարող է գրանցել կարճ և կտրուկ գրավիտացիոն ալիքներ սև խոռոչների միաձուլումներից, որոնք առանձնանում են ֆոնային աղմուկից, օրինակ՝ սեյսմիկ տատանումների կամ նույնիսկ ճաշարանի խոսակցությունների։ Սակայն սկզբնական գրավիտացիոն ալիքները չափազանց դանդաղ են և երկար, որպեսզի դրանք կարողանան գրանցվել երկրային սարքերով։ Դրանք «թաքնվում են» ֆոնային աղմուկի տակ, և դրանց հայտնաբերման համար անհրաժեշտ են նոր սերնդի գործիքներ։

Հույս LISA-ի վրա

2030-ականների կեսերին Եվրոպական տիեզերական գործակալությունը պլանավորում է գործարկել LISA (Laser Interferometer Space Antenna)՝ աստղադիտարան, որը բաղկացած է երեք արբանյակներից, որոնք տեղակայված կլինեն 1-ից 5 միլիոն կիլոմետր հեռավորության վրա միմյանցից։ Նրանք կփոխանակվեն լազերային ճառագայթներով՝ հետևելով հեռավորությունների ամենափոքր փոփոխություններին, որոնք առաջանում են գրավիտացիոն ալիքներից։ LISA-ն կկարողանա փնտրել ալիքներ գերնորերից, գերզանգվածեղ սև խոռոչների միաձուլումներից և, հնարավոր է, ինֆլյացիայից առաջացած սկզբնական ալիքներ։

Սակայն հաջողությունը երաշխավորված չէ. գիտնականները չգիտեն, թե որքան ուժեղ էին այդ ալիքները սկզբում և որքան են դրանք թուլացել այսօր։ Եթե LISA-ն հայտնաբերի դրանք, դա կլինի առաջին ուղղակի հայացքը տիեզերքի առաջին պահերին։

Big Bang Observer-ի երազանքը

Ավելի հավակնոտ նախագիծ է Big Bang Observer-ը (BBO), որը առաջարկվել է ավելի քան տասը տարի առաջ։ Այն ենթադրում է տասնյակ արբանյակների օգտագործում, որոնք միացված են գեր ճշգրիտ լազերներով, Արեգակնային համակարգի ամբողջ տարածքը ծածկելու համար։ BBO-ն կարող էր հայտնաբերել գրեթե բոլոր սկզբնական գրավիտացիոն ալիքները, որոնք կանխատեսվում են ինֆլյացիայի տեսություններով։ Սակայն առայժմ այս նախագիծը մնում է միայն հայեցակարգ՝ առանց իրականացման կոնկրետ պլանների։

Ինչու՞ է դա կարևոր

Սկզբնական գրավիտացիոն ալիքների հայտնաբերումը հեղափոխություն կդառնա կոսմոլոգիայում։ Այն թույլ կտա. • Հաստատել ինֆլյացիայի տեսությունը։ • Բացահայտել դրա մեխանիզմի մանրամասները՝ ինչն է այն առաջացրել և ինչու է այն դադարել։ • Խորացնել տիեզերքի առաջին պահերի ֆիզիկայի մասին մեր պատկերացումները։ Այսպիսի առաջընթացը կփոխի տիեզերքի մասին մեր պատկերացումները՝ մեզ ավելի մոտեցնելով նրա ծագման առեղծվածի լուծմանը։

Հակիրճ…

Մեծ Պայթյունի գրավիտացիոն ալիքները թույլ, բայց յուրահատուկ հետք են ինֆլյացիայի՝ տիեզերքի ճակատագիրը որոշած իրադարձության։ Թեև երկրային աստղադիտարանները, ինչպիսին LIGO-ն է, չեն կարող դրանք հայտնաբերել, հույսը դրված է 2030-ականներին պլանավորված LISA տիեզերական առաքելության վրա։ Եթե այն հաջողվի, մենք կստանանք ինֆլյացիայի ուղղակի ապացույց և կհայացք գցենք տիեզերքի գոյության առաջին պահերին։ Դա կլինի անտեսանելի, բայց փոխակերպող պատկեր, որը ընդմիշտ կփոխի տիեզերքի մասին մեր պատկերացումները։