Neprokázaná einsteinová teorie „gravitační paměti“ může být přece jen skutečná, nové studijní náznaky
Tým teoretických fyziků navrhl nový způsob, jak otestovat jednu z nejzajímavějších předpovědí Einsteinovy teorie Obecná relativita: Gravitační paměť.
Tento efekt se týká trvalého posunu v textilu vesmíru způsobeného průchodem vln v čase známých jako gravitační vlny. Ačkoli tyto vlny mají již bylo detekováno Podle observatořů, jako je laserový interferometr gravitační vlny (ligo) a interferometr Panny, zůstává vlny přetrvávající otisk nepolapitelné.
Vědci naznačují, že kosmické mikrovlnné pozadí – z nich zbývá slabá záře Velký třesk – může nést podpisy silných gravitačních vln od vzdálených fúzí černé díry. Studium těchto signálů by mohlo nejen potvrdit Einsteinovu predikci, ale také vrhnout světlo na některé z nejenergičtějších událostí v historii vesmíru.
„Pozorování tohoto jevu nám může poskytnout více znalostí různých oblastí fyziky,“ Miquel Miravet-LenésDoktorský student na University of Valencia a spoluautor studie řekl Live Science e-mailem. „Protože se jedná o přímou predikci Einsteinovy teorie obecné relativity, její pozorování by sloužilo jako potvrzení teorie, podobně jako pozorování gravitačních vln liga, virgo a kagra (Kamioka gravitační vlna může být také použito jako super -typ, které může být také jako typ, nebo je to jako typ, nebo je to jako typ, nebo je to jako typ, nebo je to jako typ, nebo je to jako typ, nebo se vyskytovat, nebo se vyskytnout jako typ, nebo je to typ, nebo je to typ, nebo je to jako typ, jako je super -typ, jako je super -typ, jako je super astrofyzikální. černá díra srážky. “
Jak gravitační vlny zanechávají na vesmíru značku
Podle obecné relativity mohou masivní předměty deformovat časoprostor doba generovat vlnky, které cestují přes vesmír na rychlost světla. Tyto gravitační vlny vznikají, když se masivní těla zrychlují, například když dvě černé díry spirála dovnitř a sloučit.
Na rozdíl od běžných vln, které procházejí hmotou a nechávají ji nezměněné, mohou gravitační vlny trvale změnit strukturu samotného časoprostoru. To znamená, že jakékoli objekty, kterými procházejí, včetně základních částic světla známé jako Fotonymůže zažít trvalou změnu rychlosti nebo směru. Výsledkem je, že světlo procházející přes vesmír by mohlo nést vzpomínku na minulé gravitační vlnové události potištěné v jeho vlastnostech.
Vědci zkoumali, zda tento účinek lze pozorovat v kosmickém mikrovlnném pozadí – reliální radiační pole, které cestuje vesmírem, protože vesmír byl jen zlomkem procenta svého současného věku. Jemné posuny v teplotě tohoto záření by mohly udržovat stopy o gravitačních vlnách ze starověkých fúzí černé díry.
„Můžeme se naučit spoustu věcí,“ Kai HendriksDoktorský student na Niels Bohr Institute na University of Copenhagen a další spoluautor studie řekl Live Science v e-mailu. „Například měření gravitační paměti v signálu gravitační vlny nám poskytuje více informací o vlastnostech dvou černých děr, které tento signál vytvořily; jak těžké byly tyto černé díry nebo jak daleko jsou od nás.“
Důsledky se však přesahují za jednotlivé fúze černé díry. Pokud lze v kosmickém mikrovlnném pozadí detekovat otisk gravitační paměti, mohlo by to odhalit, zda se supermasivní černé díry v raném vesmíru sloučily častěji než dnes. To by mohlo nabídnout nový pohled na to, jak se galaxie a černé díry vyvinuly během kosmického času.
Měření otisku
Aby se určilo, zda lze detekovat paměťový efekt, tým vypočítal, jak sloučení černých díry ovlivňují kosmické mikrovlnné pozadí. Jejich analýza ukázala, že tyto násilné události by měly zanechat měřitelné změny v záření na pozadí, se sílou signálu v závislosti na tom, jak masivní byly černé díry a jak často k takovým fúzím došlo v celé historii.
„Vlnová délka světla přímo souvisí s jeho teplotou – malá vlnová délka znamená vysoká teplota a velká vlnová délka znamená nízkou teplotu,“ David O’NeillDoktorský student v Niels Bohr Institute a další spoluautor studie řekl Live Science v e-mailu. „Některé světlo ovlivněné pamětí gravitační vlny se stává„ teplejším “, zatímco některé jiné světlo se stává„ chladnější “. Oblasti horkého a studeného světla tvoří druh vzoru na obloze.
Ačkoli současné dalekohledy, které jsou schopné detekovat mikrovlnné záření, jako je Planck Satellit, mapovaly kosmické mikrovlnné pozadí ve vynikajícím detailu, očekává se, že teplotní posuny způsobené gravitační vlnovou pamětí budou extrémně malé – v řádu trilionu stupně. Díky tomu je obtížné pozorovat existující technologii. Budoucí dalekohledy s větší citlivostí však mohou být schopny tyto jemné zkreslení detekovat a poskytnout nový způsob, jak prozkoumat neviditelné gravitační vlivy, které formovaly vesmír.
Rafinace modelů pro budoucí testy
Zatímco studie ukazuje, že paměť gravitační vlny by měla ponechat stopu v kosmickém mikrovlnném pozadí, vědci uznávají, že jejich výpočty byly založeny na zjednodušených předpokladech. Před provedením definitivních předpovědí budou potřeba více rafinovanější modely.
Například tým zpočátku předpokládal, že všechny sloučení černých děr měly stejnou hmotu, zatímco ve skutečnosti se jejich masy mohou výrazně lišit. Supermasivní černé díry se pohybují od několika milionů do desítky miliardkrát hmotnosti sluncecož znamená, že jejich vliv na kosmické mikrovlnné pozadí se bude také lišit. Účtování této variace bude důležité v budoucích studiích.
„Právě teď je efekt, který studujeme, neuvěřitelně jemný. Je však možné, že v některých oblastech oblohy by to mohlo být neočekávaně silné,“ řekl Hendriks. „Abychom to prozkoumali, potřebujeme pokročilejší modely, které zohledňují celý vývoj vesmíru. Takže to není snadný úkol! Ale to by nás mohlo přiblížit k detekci tohoto kosmického otisku a odhalení nových poznatků do vývoje vesmíru.“
