微弱的引力波可能来自时空的原始裂缝
微弱的引力波可能来自时空的原始裂缝(Image credit: Victor de Schwanberg/Science Photo Library / Getty Images)
（神秘的地球uux.cn）据美国太空网（By Paul Sutter）：早期宇宙可能是一个如此暴力的地方，以至于时空本身就像一块玻璃一样碎裂了。这些裂缝会释放出大量的引力波，一组天文学家发现我们可能已经在时空结构中探测到这些波纹。
该团队最近在提交给《计算天体物理学杂志》发表的一篇论文中报告了他们的结果，并发表在arXiv.org上(在新标签中打开)，他们声称他们已经看到了早期宇宙中所谓的畴壁的证据。
当我们的宇宙异常年轻时，它也异常奇特。自然界的四种力量结合成一种单一的、统一的力量。我们不知道那种力看起来像什么，也不知道它是如何运作的，但我们知道随着宇宙的冷却和膨胀，那种统一的力分裂成了我们今天所熟悉的四种力。首先是引力，然后是强核力分裂，最后是电磁力和弱核力相互分离。
随着每一次分裂，宇宙完全重塑了自己。新粒子的出现取代了以前只能在极端条件下存在的粒子。时空的基本量子场决定了粒子和力如何相互作用，并重新配置了它们自己。我们不知道这些相变发生得有多顺利或大致如何，但完全有可能随着每一次分裂，宇宙立刻变成多重身份。
这种断裂并不像听起来那么奇特。各种相变都会发生，比如水变成冰。不同的水可以形成不同方向的冰分子。不管怎样，所有的水都变成了冰，但是不同的区域会有不同的分子排列。在这些领域遇到墙壁，或缺陷，断裂将出现。
探索内脏
物理学家对我们宇宙中所谓的GUT相变特别感兴趣。GUT是“大统一理论”的缩写，这是一种假设的物理模型，将强核力与电磁力和弱核力融合在一起。这些理论超出了目前实验的范围，因此物理学家和天文学家转向早期宇宙的条件来研究这一重要的转变。
发生在宇宙刚诞生不到一秒钟时的GUT相变，很可能留下了畴壁，即不同时空结构之间的边界网络。然而，这些缺陷不会持续很久。如果它们持续几秒钟，甚至几分钟，它们的强烈能量就会扰乱核合成过程，从而产生宇宙中所有的原始氢和氦，或者扭曲我们对宇宙微波背景(CMB)的图像，即大爆炸遗留的辐射。
因此，这组相互连接的畴壁必须衰变为其他粒子——要么是普通粒子，如电子或夸克，要么是更奇特的粒子，如某种形式的暗物质。无论哪种方式，衰变过程，加上畴壁本身的波动运动，都会释放出大量的引力波，这些引力波可能会持续到今天的宇宙。
这张图展示了基于大爆炸理论和膨胀模型的宇宙时间线。(Image credit: NASA/WMAP)
调查领域
那些引力波会非常微弱，用现有的地面引力波设备是不可能探测到的。但十多年来，世界各地的几个天文学家小组一直在寻找脉冲星来绘制宇宙中晃动的引力波。
脉冲星是极其精确的计时物体，能够将它们的节奏保持在不到百万分之一秒的水平。然而，如果引力波穿过我们和一组脉冲星之间，那将微妙地影响脉动的周期。通过长时间研究大量脉冲星，我们有望发现引力波背景泡沫的信号。
这些脉冲星计时阵列，像NANOGrav实验和欧洲脉冲星计时阵列，已经发现了信号的迹象。大多数天文学家认为，这个信号是由于数十亿年来数百万个超大质量黑洞相互碰撞的共同作用。
但是新的研究呈现了一幅不同的画面。该团队认为，该信号也可以用早期宇宙中畴壁的衰减来解释。他们的模型允许畴壁衰减足够快，不会违反其他观测结果，如CMB，同时仍然提供足够强的信号来解释脉冲星计时阵列数据。
因为数据中的信号非常微弱，并且没有被证实来自任何特定的来源，所以这种激进的提议是有空间的。该团队认为，未来的脉冲星计时测量应该能够将他们的衰退畴壁模型与碰撞超大质量黑洞的传统图片区分开来。此外，如果他们的模型是准确的，畴壁应该衰变为正常或外来粒子。无论哪种方式，这应该可以通过未来更灵敏的CMB测量来检测。
如果结果成立，这将是物理学的一个重大胜利:我们第一次发现了肠道相变的具体证据，并开始了对物理学的新理解。
