11 февраля 2016 г. ученые Лазерной интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории (LIGO) объявили о первом обнаружении гравитационных волн. Эта разработка, которая подтвердила предсказание, сделанное Эйнштейновской теорией общей теории относительности за столетие до этого, открыла новые направления исследований для космологов и астрофизиков. Это также стало переломным моментом для исследователей из Университета Монаш, которые сыграли важную роль в открытии.
И вот, немногим более года спустя, команда исследователей из Центра астрофизики Монаш анонсировала еще одно потенциальное открытие. Основываясь на продолжающихся исследованиях гравитационных волн, команда недавно предложила теоретическую концепцию, известную как «сиротская память». Если это правда, эта концепция может революционизировать наш взгляд на гравитационные волны и пространство-время.
Исследователи из Центра астрофизики Монаш являются частью того, что известно как LIGO Scientific Collaboration (LSC) - группа ученых, занимающихся разработкой аппаратного и программного обеспечения, необходимого для изучения гравитационных волн. Помимо создания системы проверки обнаружений, команда сыграла ключевую роль в анализе данных - наблюдении и интерпретации собранных данных - и также сыграла важную роль в разработке зеркал LIGO.
Глядя на то, что наблюдали LIGO и другие эксперименты (например, интерферометр Девы), исследовательская группа стремилась рассмотреть, как можно расширить возможности этих детекторов, найдя «память» гравитационных волн. Исследование, которое описывает эту теорию, было недавно опубликовано в Письма о физическом обзоре под названием «Обнаружение гравитационно-волновой памяти без родительских сигналов».
Согласно их новой теории, пространство-время не возвращается в свое нормальное состояние после того, как катастрофическое событие генерирует гравитационные волны, которые заставляют его растягиваться. Вместо этого он остается растянутым, что они называют «сиротской памятью» - слово «сирота», ссылаясь на тот факт, что «родительская волна» не обнаруживается напрямую. Хотя этот эффект еще не наблюдался, он может открыть некоторые очень интересные возможности для исследования гравитационных волн.
В настоящее время такие детекторы, как LIGO и Virgo, способны распознавать только наличие гравитационных волн на определенных частотах. Таким образом, исследователи могут изучать только волны, генерируемые определенными типами событий, и прослеживать их до источника. Люси Макнил, исследователь из Центра астрофизики Монаш и ведущий автор статьи, сказала в недавнем заявлении для прессы в университете:
«Если бы там были экзотические источники гравитационных волн, например, из микро-черных дыр, LIGO не услышал бы их, потому что они слишком высокочастотны. Но это исследование показывает, что LIGO можно использовать для исследования Вселенной на предмет гравитационных волн, которые раньше считались невидимыми для нее ».
Как они указывают в своем исследовании, высокочастотные импульсы гравитационных волн (то есть те, которые находятся в диапазоне килогерц или ниже) могут создать потерянную память, которую детекторы LIGO и Virgo смогут уловить. Это не только увеличит полосу пропускания этих детекторов в геометрической прогрессии, но и откроет возможность обнаружения доказательств всплесков гравитационных волн в предыдущих поисках, которые остались незамеченными.
Доктор Эрик Трейн, преподаватель Школы физики и астрономии Монаша и другой член команды LSC, также был одним из соавторов нового исследования. По его словам, «эти волны могут открыть путь для изучения физики, в настоящее время недоступной для нашей технологии».
Но, как они признают в своем исследовании, такие источники могут даже не существовать, и необходимы дополнительные исследования, чтобы подтвердить, что «сиротская память» на самом деле реальна. Тем не менее, они утверждают, что поиск высокочастотных источников - это полезный способ исследовать новую физику, и он может просто показать вещи, которые мы не ожидали найти.
«Отдельный поиск в гравитационно-волновой памяти желателен. Он будет иметь повышенную чувствительность по сравнению с текущими пакетными поисками », - заявляют они. «Кроме того, специальный поиск может использоваться для определения того, соответствует ли кандидат на обнаружение выбросу памяти, путем проверки соответствия остатков (после вычитания сигнала) гауссовскому шуму».
Увы, такие поиски, возможно, придется ждать предполагаемых преемников эксперимента Advanced LIGO. К ним относятся телескоп Эйнштейна и Cosmic Explorer, два предложенных детектора гравитационных волн третьего поколения. В зависимости от того, что обнаружат будущие исследования, мы можем обнаружить, что пространство-время не только простирается от создания гравитационных волн, но также имеет «растяжки», чтобы доказать это!
