11 lutego 2016 r. Naukowcy z Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) ogłosili pierwsze wykrycie fal grawitacyjnych. Rozwój ten, który potwierdził prognozę teorii względności ogólnej Einsteina sprzed stu lat, otworzył nowe możliwości badań kosmologom i astrofizykom. Był to także przełom dla naukowców z Monash University, którzy odegrali ważną rolę w odkryciu.
A teraz, nieco ponad rok później, zespół naukowców z Monash Center for Astrophysics ogłosił kolejną potencjalną rewelację. W oparciu o trwające badania fal grawitacyjnych zespół niedawno zaproponował teoretyczną koncepcję znaną jako „pamięć sieroca”. Jeśli to prawda, koncepcja ta może zrewolucjonizować sposób, w jaki myślimy o falach grawitacyjnych i czasoprzestrzeni.
Naukowcy z Monash Center for Astrophysics są częścią tak zwanej LIGO Scientific Collaboration (LSC) - grupy naukowców zajmujących się opracowywaniem sprzętu i oprogramowania potrzebnego do badania fal grawitacyjnych. Oprócz stworzenia systemu sprawdzania wykrywalności zespół odegrał kluczową rolę w analizie danych - obserwując i interpretując zgromadzone dane - a także odegrał kluczową rolę w projektowaniu kopii lustrzanych LIGO.
Wychodząc poza to, co zaobserwowali LIGO i inne eksperymenty (takie jak interferometr panny), zespół badawczy starał się ustalić, w jaki sposób można zwiększyć możliwości tych detektorów, znajdując „pamięć” fal grawitacyjnych. Badanie opisujące tę teorię opublikowano niedawno w Listy z przeglądu fizycznego pod tytułem „Wykrywanie pamięci fali grawitacyjnej bez sygnałów rodzicielskich”.
Zgodnie z ich nową teorią czasoprzestrzeń nie wraca do normalnego stanu po tym, jak kataklizm generuje fale grawitacyjne, które powodują jej rozciąganie. Zamiast tego pozostaje rozciągnięty, co nazywają „pamięcią sierocą” - słowo „sierota”, nawiązujące do faktu, że „fala macierzysta” nie jest bezpośrednio wykrywalna. Chociaż efekt ten nie został jeszcze zaobserwowany, może on otworzyć bardzo interesujące możliwości badań fal grawitacyjnych.
Obecnie detektory takie jak LIGO i Virgo są w stanie rozpoznać obecność fal grawitacyjnych tylko przy określonych częstotliwościach. W związku z tym badacze są w stanie badać fale generowane przez określone typy zdarzeń i prześledzić je z powrotem do źródła. Jak powiedziała Lucy McNeill, badaczka z Monash Centre for Astrophysics i główny autor artykułu, w niedawnym oświadczeniu prasowym Uniwersytetu:
„Jeśli istnieją egzotyczne źródła fal grawitacyjnych, na przykład z mikro czarnych dziur, LIGO ich nie usłyszy, ponieważ mają one zbyt wysoką częstotliwość. Ale to badanie pokazuje, że LIGO można wykorzystać do badania wszechświata pod kątem fal grawitacyjnych, które kiedyś uważano za niewidoczne ”.
Jak wskazują w swoich badaniach, impulsy fal grawitacyjnych o wysokiej częstotliwości (tj. Znajdujące się w zakresie kilohercowym lub poniżej niego) wytworzyłyby pamięć sierotą, którą detektory LIGO i Virgo byłyby w stanie wychwycić. To nie tylko zwiększyłoby przepustowość tych detektorów wykładniczo, ale otworzyłoby możliwość znalezienia dowodów na wybuchy fal grawitacyjnych w poprzednich poszukiwaniach, które pozostały niezauważone.
Dr Eric Thrane, wykładowca Monash School of Physics and Astronomy, a także członek zespołu LSC, był także jednym ze współautorów nowego badania. Jak stwierdził: „Fale te mogą otworzyć drogę do badań fizyki obecnie niedostępnych dla naszej technologii”.
Ale, jak przyznają w swoich badaniach, takie źródła mogą nawet nie istnieć i potrzebne są dalsze badania, aby potwierdzić, że „pamięć sieroca” jest rzeczywiście prawdziwa. Niemniej jednak utrzymują, że poszukiwanie źródeł o wysokiej częstotliwości jest użytecznym sposobem badania nowej fizyki i może ujawnić rzeczy, których nie spodziewaliśmy się znaleźć.
„Pożądane jest dedykowane wyszukiwanie w pamięci fali grawitacyjnej. Będzie miał zwiększoną czułość w porównaniu z bieżącymi wyszukiwaniem serii ”- twierdzą. „Ponadto można zastosować wyszukiwanie dedykowane w celu ustalenia, czy kandydat na wykrycie jest zgodny z serią pamięci, sprawdzając, czy reszty (po odjęciu sygnału) są zgodne z szumem Gaussa.”
Niestety, takie wyszukiwania mogą wymagać oczekiwania na proponowanych następców zaawansowanego eksperymentu LIGO. Należą do nich Einstein Telescope i Cosmic Explorer, dwa proponowane detektory fal grawitacyjnych trzeciej generacji. W zależności od tego, co odkryją przyszłe badania, możemy odkryć, że czasoprzestrzeń nie tylko rozciąga się od tworzenia fal grawitacyjnych, ale także nosi „rozstępy”, aby to udowodnić!
