Вселенная может «запомнить» гравитационные волны еще долго после того, как они пройдут.
Это предпосылка теоретической статьи, опубликованной 25 апреля в журнале Physical Review D. Гравитационные волны, слабая рябь в пространстве и времени, которые человечеству удалось обнаружить лишь в последние несколько лет, имеют тенденцию проходить очень быстро. Но авторы статьи показали, что после прохождения волн они могут оставить область немного измененной, оставив после себя своего рода память об их пересечении.
Эти изменения, которые исследователи назвали «наблюдаемыми наблюдаемыми гравитационными волнами», будут даже слабее, чем сами гравитационные волны, но эти эффекты будут длиться дольше. Объекты могут быть немного смещены. Положение частиц, дрейфующих в пространстве, может быть изменено. Даже само время может оказаться немного несинхронным, ненадолго бегая с разными скоростями в разных частях Земли.
Эти изменения будут настолько незначительными, что ученые едва смогут их обнаружить. Исследователи написали в своей статье, что самый простой метод наблюдения за этими эффектами может включать двух человек, «носящих маленькие детекторы гравитационных волн» - шутка, потому что детекторы довольно большие.
Но есть способы, которыми исследователи могут обнаружить эти воспоминания. Вот самый очевидный: поиск сдвигов в зеркалах существующих детекторов гравитационных волн.
Прямо сейчас ученые могут обнаружить гравитационные волны, создавая обсерватории, которые стреляют очень тихими и стабильными лазерными лучами на большие расстояния. Когда лучи слегка покачиваются, это признак того, что гравитационная волна прошла. Изучая покачивания, физики могут измерять волны. Первое такое обнаружение было в 2015 году, и с тех пор технология улучшилась так, что обсерватории обнаруживают гравитационные волны так часто, как раз в неделю.
Эти волны происходят из массивных событий, например, когда черные дыры и нейтронные звезды сталкиваются очень далеко в космосе. К тому времени, когда они достигают Земли, волны едва заметны. Их долгосрочные последствия еще менее очевидны.
Но зеркала в детекторах постоянно измеряются таким точным способом, что со временем сдвиги, вызываемые гравитационными волнами, могут стать настолько интенсивными, что исследователи смогут их обнаружить. Исследователи придумали математическую модель, которая предсказывает, сколько зеркал должно смещаться с течением времени при прохождении каждой волны.
Другие методы, которые люди могут использовать для обнаружения этих долговременных эффектов, включают атомные часы и вращающиеся частицы.
Две атомные часы, расположенные на некотором расстоянии друг от друга, будут испытывать гравитационную волну по-разному, включая ее эффекты замедления времени: поскольку время будет замедляться больше на один час, чем на другие, тонкие различия в их показаниях после прошедшей волны могут выявить память о волна в локальной вселенной.
Наконец, крошечная вращающаяся частица может изменить свое поведение до и после прохождения волны. Подвесьте его в камере в лаборатории и измерьте его скорость и направление вращения; затем измерьте его снова после прохождения волны. Разница в поведении частицы выявила бы другой вид памяти о волне.
Эта теоретическая статья, по крайней мере, дает ученым новый интересный способ взглянуть на создание экспериментов для изучения гравитационных волн.
