Simulace srážky neutronových hvězd. Kredit: L. Rezolla (AEI) & M. Koppitz (AEI & Zuse-Institut Berlin).

Jak říká student fyziky Deepen Garg z programu Princeton Program in Plasma Physics, který běží na Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL), čerstvě zrozený vesmír nemůžeme pozorovat přímo. Ale nějaké nepřímé možnosti jsou. S kolegou Ilyou Dodinem navrhuje, že bychom využít to, jak tehdejší gravitační vlny ovlivnily hmotu a záření, které dnes můžeme pozorovat. Podle nich bychom díky tomu mohli lépe porozumět stavu vesmíru krátce po Velkém třesku.

Deepen Garg. Kredit: PPPL.

Garg a Dodin rafinovaně využili postupy svého předešlého výzkumu, který se týkal něčeho úplně jiného – fúzní energetiky. Tolik očekávaná fúze musí překonat řadu obtíží technického charakteru. Součástí tohoto úsilí je i analyzování pohybu elektromagnetických vln plazmatem, což je běžný jev v tokamacích a stellarátorech.

Logo. Kredit: PPPL.

Šťastnou souhrou okolností tento proces v pekelné fúzní výhni připomíná proplouvání gravitačních vln časoprostorem. Jak přiznává Garg, prostě vzali výpočty kolem pohybu elektromagnetických vln plazmatem a naroubovali je na záležitost s gravitačními vlnami a čerstvě zrozeným vesmírem.

Badatelé vytvořili matematické postupy, které by teoreticky mohly z gravitačních vln vydestilovat skryté vlastnosti objektu z velice hlubokého vesmíru. Když gravitační vlny procházejí hmotou, vzniká záření, jehož charakteristiky odpovídají hustotě hmoty. Výzkum takového záření může přinést informace o velice vzdálených hvězdách, extrémnějších vesmírných objektech a také o bouřlivých prvních momentech samotného vesmíru.

Autoři studie uvádějí, že jejich výzkum začal nenápadně, aniž tušili, k čemu to povede. Nejprve to vypadalo jako malý projektík na půl roku se vším všudy, pro jednoho studenta, tedy Garga. Pak se ale ponořili hodně hluboko a zjistili, že je tam prostor pro důkladný teoretický výzkum. Teď si brousí zuby na další analýzy, které jistě uvítají v kosmologii i gravitační astronomii.

Video: Operator Methods for Reduced Modeling of Waves in Plasmas by Ilya Dodin

Literatura

PPPL 20. 1. 2023.

Journal of Cosmology and Astroparticle Physics online 10. 8. 2022.