「宇宙弦」或可解釋宇宙存在之謎,能釋出可被檢測的重力波

作者 | 發布日期 2020 年 03 月 05 日 15:59 | 分類 天文 , 自然科學 , 航太科技 Telegram share ! follow us in feedly


既然物質與反物質接觸後相互湮滅,為何宇宙可以存在?科學家最近意識到,或許我們可以透過檢測宇宙弦產生的極微小重力波來解決這個謎團。

我們的宇宙由物質、暗物質與暗能量構成,從原子到黑洞等所有人事物,我們所看見、摸見的全都是物質。這一切起源於宇宙大爆炸後不久,宇宙膨脹將能量轉化為物質,只不過最初物質與反物質的數量應該要一樣,從而宇宙根本不會在大爆炸後存在,只是因發生某件事,物質與反物質失去平衡,物質留下了。

科學家不知道發生了什麼事,但推測當中可能涉及微中子這種神秘粒子的作用。微中子不帶電荷,因此可以充當物質或反物質,一種理論認為,大爆炸之後約 100 萬年,宇宙冷卻並經歷相變(這一過程類似固體變成液體、液體變成氣體),促使微中子衰變產生的物質比反物質還要多一些。

幾乎沒什麼方法可以確認這種發生在極早期宇宙中的相變,但加州大學團隊最近透過模型計算後,發現微中子經歷相變會留下一種極長極細、瀰漫宇宙的痕跡,稱為「宇宙弦(cosmic string)」。

接著團隊成員意識到,宇宙弦很可能會在時空產生非常小的波動,也就是重力波,只要能檢測到這些重力波,我們就能驗證理論是否正確。

超新星爆炸、兩顆大質量恆星互相繞轉、雙黑洞/雙中子星併合等現象都會產生重力波,由宇宙弦引起的重力波強度雖然比上述都還要小,但團隊的模擬結果顯示,宇宙弦所產生之重力波強度已足以被擬議建設的觀測台檢測,包括雷射干涉太空天線(LISA)、分赫茲干涉引力波天文台(DECIGO)等。

如果未來真的能探測到早期宇宙的重力波,科學家便多了一個更有力的理論,解釋宇宙之所以存在的原因。新論文發表在《物理評論快報》(Physical Review Letters)。

(首圖來源:pixabay