PROBLEMS AND METHODS OF MODERN SEARCH FOR COSMIC STRINGS

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

In this paper, the theoretical and observational problems of the search for cosmic strings (CS) by methods of modern astrophysics are discussed, and new possibilities for further observational search for CS are proposed and justified. In recent works by the authors, it was shown for the first time that taking into account the geometry of the CS (tilt and bend) cardinally affects one of the main observational methods of searching for CS: searching for chains of images of galaxies that should be formed due to the effect of gravitational lensing of background galaxies on the CS. Further, these theoretical developments were applied to the analysis of observational data of the double galaxy SDSS J110429.61+233150.3, previously found in the field of the assumed CS (CSc-1), identified, in turn, by the analysis of the CMB anisotropy. Based on these long-term studies, this paper for the first time identifies the fundamental problems of approximate theoretical models, within which the evolution of both CS networks and single CS is traditionally considered, and also for the first time justifies the rejection of the traditional search for extended chains of gravitational-lens pairs. In this paper, a new detailed strategy for searching for CS is proposed by identifying and analyzing the characteristic clustering of gravitational-lens pairs. The strategy is proposed using the example of the analysis of gravitational-lens pairs in the CSc-1 region, and the requirements for future observations are indicated. Arguments are also given that allow for a change in the linear density of CS in a wide range, arguments are given that “heavy” CS do not contradict modern observational data, including on the CMB anisotropy and the gravitational-wave background. A strategy for the systematic analysis of binary quasars (having a gravitationally lensed nature and an unidentified lens object) as lensed on CS is discussed.

About the authors

O. S. Sazhina

Lomonosov Moscow State University; Lomonosov Moscow State University, Sternberg Astronomical Institute

Email: cosmologia@yandex.ru
Moscow, Russia; Moscow, Russia

I. I. Bulygin

Lomonosov Moscow State University; Astrophysical school “Trajectory”

Moscow, Russia; Moscow, Russia

O. Yu. Solodilova

Lomonosov Moscow State University

Moscow, Russia

References

  1. T.W.B. Kibble, J. Physics A: Mathematical and General 9(8), 1387 (1976).
  2. D.D. Sokolov and A.A. Starobinsky, Soviet Physics Doklady 22 312 (1977).
  3. M.B. Hindmarsh and T.W.B. Kibble, Reports Progress Phys. 58(5), 477 (1995), arXiv:hepph/9411342.
  4. Ya.B. Zeldovich, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 192, 663 (1980).
  5. A. Vilenkin, Phys. Rev. D 23(4), 852 (1981).
  6. A. Vilenkin, Astrophys. J. Letter 282, L51 (1984).
  7. J.-P. Uzan and F. Bernardeau, Phys. Rev. D 63(2), id. 023004 (2000).
  8. A.A. de Laix and T. Vachaspati, Phys. Rev. D 54(8), 4780 (1996).
  9. D.P. Bennett and F.R. Bouchet, Phys. Rev. D 41(8), 2408 (1990).
  10. B. Allen and E.P.S. Shellard, Phys. Rev. Letters 64(2), 119 (1990).
  11. C.J.A.P. Martins and E.P.S. Shellard, Phys. Rev. D 73(4), id. 043515 (2005), arXiv:astro-ph/0511792.
  12. C. Ringeval, M. Sakellariadou, and F.R. Bouchet, J. Cosmology and Astroparticle Phys. 0702, id. 023 (2007), arXiv:astro-ph/0511646.
  13. A. Zakharov, General Relativ. and Gravit. 42(9), 2301 (2010).
  14. D.A. Kirzhnits and A.D. Linde, Phys. Letters B 42(4), 471 (1972).
  15. I.Yu. Kobsarev, L.B. Okun, and Ya. B. Zeldovich, Phys. Letters B 50(3), 340 (1974).
  16. T.W.B. Kibble, J. Physics A: Mathematical and General 9(3), 1387 (1976).
  17. E. Witten, Phys. Letters B 153(4–5), 243 (1985).
  18. J. Polchinski, in The New Cosmology: Conference on Strings and Cosmology; AIP Conf. Proc. 743, 331 (2004), arXiv:hep-th/0410082.
  19. M. Sakellariadou, Nuclear Phys. B Proc. Suppl. 192, 68 (2009), arXiv:0902.0569 [hep-th].
  20. E.J. Copeland and T.W.B. Kibble, Proc. Royal Soc. A: Math., Phys. and Engineering Sci. 466(2115), 623 (2010), arXiv:0911.1345 [hep-th].
  21. M.R. Anderson, The Mathematical Theory of Cosmic Strings. Cosmic Strings in the Wire Approximation (Boca Raton: Taylor and Francis, 2002).
  22. B. Paczyński, Nature 319(6054), 567 (1986).
  23. Q. Shafi and A. Vilenkin, Phys. Rev. D 29(8), 1870 (1984), https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevD.29.1870
  24. E.T. Vishniac, K.A. Olive, and D. Seckel, Nuclear Phys. B 289, 717 (1987).
  25. L.A. Kofman and A.D. Linde, Nuclear Phys. B 282, 555 (1987).
  26. J. Yokoyama, Phys. Rev. Letters 63(7), 712 (1989).
  27. K. Freese, T. Gherghetta, and H. Umeda, Phys. Rev. D 54(10), 6083 (1996), arXiv:hep-ph/9512211.
  28. A.D. Linde, Phys. Letters B 259(1–2), 38 (1991).
  29. A. Linde, Phys. Rev. D 49(2), 748 (1994), arXiv:astro-ph/9307002.
  30. R. Jeannerot, J. Rocher, and M. Sakellariadou, Phys. Rev. D 68(10), id. 103514 (2003), https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.68.103514, arXiv:hep-ph/0308134.
  31. J. Rocher and M. Sakellariadou, Phys. Rev. Letters 94(1), id. 011303 (2005), arXiv:hep-ph/0412143.
  32. J. Yokoyama, Phys. Letters B 212(3), 273 (1988).
  33. S. Sarangi and S.-H.H. Tye, Phys. Letters B 536(3–4), 185 (2002), arXiv:hep-th/0204074.
  34. N.T. Jones, H. Stoica, and S.H.H. Tye, Phys. Letters B 563(1–2), 6 (2003), arXiv:hep-th/0303269.
  35. P. Binétruy, G. Dvali, R. Kallosh, and A. Van Proeyen, Classical and Quantum Gravity 21(13), 3137 (2004), arXiv:hep-th/0402046.
  36. A.-C. Davis, P. Brax, and C. van de Bruck, Philosoph. Transactions Roy. Soc. A: Math., Phys. and Engin. Sci. 366(1877), 2833 (2008), arXiv:0803.0424 [hep-th].
  37. O.S. Sazhina, D. Scognamiglio, and M.V. Sazhin, European Phys. J. C 74, id. 2972 (2013), https://link.springer.com/article/10.1140/epjc/s10052-014-2972-6
  38. O.S. Sazhina, D. Scognamiglio, M.V. Sazhin, and M. Capaccioli, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 485(2), 1876 (2019).
  39. I.I. Bulygin, M.V. Sazhin, and O.S. Sazhina, European Phys. J. C 83(9), id. 844 (2023), https://link.springer.com/article/10.1140/epjc/s10052-023-11994-x
  40. M. Safonova, I.I. Bulygin, O.S. Sazhina, M.V. Sazhin, P. Hasan, and F. Sutaria, Bull. Soc. Roy. Sci. de Liege 93(2), 790 (2024).
  41. Z. Arzoumanian, P.T. Baker, H. Blumer, B. Becsy, at al., arXiv:2009.04496 [astro-ph.HE] (2021).
  42. G. Agazie, A. Anumarlapudi, A.M. Archibald, Z. Arzoumanian, et al., arXiv:2306.16213 [astroph.HE] (2023).
  43. H. Xiao, L. Dai, and M. McQuinn, arXiv:2206.13534 [astro-ph.CO] (2022).
  44. H.Q. Leclere, P. Auclair, S. Babak, A. Chalumeau, et al., arXiv:2306.12234 [gr-qc](2023).
  45. C. Hazard, H.C. Arp, and D.C. Morton, Nature 282(5736), 271 (1979).
  46. H. Arp and C. Hazard, Astrophys. J. 240, 726 (1980).
  47. J.R. Gott, III, Astrophys. J. 288, 422 (1985).
  48. B. Paczynski, Astrophys. J. 301, 503 (1986).
  49. E.L. Turner, D.P. Schneider, B.F. Burke, J.N. Hewitt, G.I. Langston, J.E. Gunn, C.R. Lawrence, and M. Schmidt, Nature 321(6066), 142 (1986).
  50. D.P. Bennett and A. Stebbins, Nature 324, 392 (1986).
  51. A.A. Stark, M. Dragovan, R.W. Wilson, J.R. Gott, III, Nature 322(6082), 805 (1986).
  52. L. Bradley, B. Sipöcz, T. Robitaille, E. Tollerud, et al., astropy/photutils: 1.5.0. (2022), https://zenodo.org/records/6825092
  53. K.M. Gorski, E. Hivon, A.J. Banday, B.D. Wandelt, F.K. Hansen, M. Reinecke, M. Bartelman, arXiv:astro-ph/0409513 (2004).
  54. Gravitationally Lensed Quasar Database (Doubles) (2019), https://research.ast.cam.ac.uk/lensedquasars/doubles.html
  55. Gravitationally Lensed Quasar Database (Nearly Identical Quasar Pairs) (2019), https://research.ast.cam.ac.uk/lensedquasars/niqs.html
  56. C. Lemon, T. Anguita, M. Auger, F. Courbin, et al., arXiv:2206.07714 [astro-ph.GA] (2022).
  57. A. Schild, Phys. Rev. D 16(6), 1722 (1977).
  58. D.V. Fursaev, Phys. Rev. D 103(12), id. 123526 (2021), arXiv:2104.04982 [gr-qc].

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».