最近的一項研究揭示了一種產生引力波的新機制，涉及到振蕩子–由振盪場形成的局部非線性結構。這些振蕩子是在宇宙膨脹期快速膨脹後形成的，當它們衰變時可以產生可探測的引力波。這些引力波為研究早期宇宙和解決宇宙學的基本問題提供了一個獨特的機會。

圖為被分割成振蕩子的充氣子場的示意圖，以及疊加的引力波。資料來源：Kavli IPMU，Volodymyr Takhistov

研究人員在《物理評論快報》上發表的一項新研究報告說，他們發現了一種由被稱為振蕩子的現象產生的新的通用引力波生產機制，在許多宇宙學理論中，振蕩子可能起源於驅動早期宇宙快速膨脹的充氣子場的分裂成孤子”腫塊”的過程。

這些結果為揭示有關宇宙最早時刻的令人興奮的新見解奠定了基礎。

發生在大爆炸之後的通貨膨脹時期被認為導致了宇宙的指數式膨脹。在許多宇宙學理論中，快速膨脹期之後是震蕩子的形成。振蕩子是一種局部的非線性大質量結構，它可以從場中形成，如inflaton場，這些場在高頻率下進行振盪。這些結構可以持續很長時間，正如研究人員發現的那樣，它們的最終衰變可以產生大量的引力波，也就是時空的漣漪。

在他們的研究中，卡弗里宇宙物理與數學研究所（Kavli IPMU）項目研究員Kaloian D. Lozanov和卡弗里IPMU客座副科學家、國際宇宙和粒子研究量子場測量系統中心（QUP）高級科學家和高能加速器研究組織（KEK）理論中心助理教授Volodymyr Takhistov模擬了早期宇宙期間充氣子場的演變，發現振蕩子確實存在。他們隨後發現，振蕩子衰變能夠產生引力波，而這些引力波是可以被即將到來的引力波觀測站探測到的。

這些發現為早期宇宙的動態提供了一個新的測試，獨立於傳統研究的宇宙微波背景輻射。這些引力波的發現將為了解宇宙最早的時刻建立一個新的窗口，並可能有助於揭示宇宙學中一些緊迫的基本問題。

隨著引力波探測器和超級計算資源的不斷發展，我們可以期待在未來幾年內獲得對宇宙早期時刻的更多見解。總的來說，這項新研究展示了將理論模型與先進的計算技術和觀測相結合的力量，以發現對宇宙演變的新見解。

他們研究的細節於5月2日發表在《物理評論快報》上。