11 lutego 2016 r. Naukowcy z Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) zapisali historię, kiedy ogłosili pierwsze wykrycie fal grawitacyjnych. Fale te, pierwotnie prognozowane przez Teorię ogólnej teorii względności Einsteina przed stuleciem, zasadniczo falują w czasoprzestrzeni, która powstaje w wyniku wielkich wydarzeń astronomicznych - takich jak połączenie pary podwójnych czarnych dziur.
Odkrycie to nie tylko otworzyło nową, ekscytującą dziedzinę badań, ale otworzyło drzwi dla wielu intrygujących możliwości. Jedną z takich możliwości, według nowego badania przeprowadzonego przez zespół rosyjskich naukowców, jest wykorzystanie fal grawitacyjnych do przesyłania informacji. W podobny sposób, w jaki fale elektromagnetyczne są wykorzystywane do komunikacji za pośrednictwem anten i satelitów, przyszłość komunikacji może być oparta na grawitacji.
Badanie, które niedawno ukazało się w czasopiśmie naukowym Grawitacja klasyczna i kwantowa, kierowana przez Olgę Babourovą, profesor na Moskiewskim Pedagogicznym Uniwersytecie Państwowym (MPSU), w skład której wchodzili członkowie z Moskiewskiego Państwowego Uniwersytetu Technicznego ds. Samochodowych i Budowy Dróg (MADI) oraz Rosyjskiego Uniwersytetu Przyjaźni (RUDN).
Na potrzeby badań zespół przeprowadził trzyetapowe badanie, aby ustalić, czy GWs można zakodować i wykorzystać do przesyłania informacji. W pierwszym etapie przeanalizowali właściwości GW w uogólnionej przestrzeni afiniczno-metrycznej (trójwymiarowa konstrukcja algebraiczna, która jest niezależna od wektorów lub punktów początkowych). Jest to podobne do tego, jak właściwości fal elektromagnetycznych (i ogólna teoria względności) są oceniane za pomocą czterowymiarowego kolektora znanego jako czasoprzestrzeń Minowskiego.
Umożliwiło to zespołowi przejście od matematycznej interpretacji GW do opisu w rzeczywistej przestrzeni. W drugim etapie badacze starali się ustalić, czy różne funkcje czasu zmieniłyby się w procesie rozkładu fali. Odkryli, że charakterystykę fali można ustawić u źródła, a następnie dekodować bez zmian w drugim źródle.
W trzecim etapie badacze sprawdzili, czy ich niemetryczna struktura fal grawitacyjnych może zostać wykorzystana do kodowania sygnału informacyjnego. Na tej podstawie ustalili, że spośród czterech wymiarów fali (trzy wymiary przestrzenne i jeden wymiar czasowy) trzy mogą być użyte do kodowania sygnału informacyjnego przy użyciu tylko jednej funkcji, a czwarty może być zakodowany przy użyciu dwóch funkcji.
Jako Nina V. Markova - adiunkt w C.M. Nikolsky Mathematical Institute, pracownik RUDN i współautor badania - podsumował w najnowszym komunikacie prasowym RUDN:
„Odkryliśmy, że fale niemetryczne są w stanie przesyłać dane podobnie jak niedawno odkryte fale krzywizny, ponieważ ich opis zawiera dowolne funkcje opóźnionego czasu, które można zakodować w źródle takich fal (w idealnej analogii do fal elektromagnetycznych)”.
Ogólnie rzecz biorąc, zespół wykazał, że na podstawie ich reprezentacji matematycznej istnieją funkcje z falami grawitacyjnymi, które pozostają niezmienne w procesie rozkładu fal. Oznacza to, że można zakodować informacje w tych falach w taki sam sposób, w jaki wykorzystujemy fale elektromagnetyczne do przesyłania zakodowanych informacji za pomocą sygnałów radiowych od ponad wieku.
Jeśli więc naukowcy mogą opracować metodę włączania informacji do źródła fali grawitacyjnej, mogą przekazać ją w dowolnym miejscu w przestrzeni bez zmian. Miałoby to ogromne konsekwencje dla komunikacji w przestrzeni kosmicznej, w której satelity i przyszłe stacje kosmiczne mogłyby przesyłać informacje za pomocą sygnałów radiowych, optycznych i / lub fal grawitacyjnych.
Kolejna ekscytująca szansa na przyszłość eksploracji kosmosu. Wszystko to stało się możliwe dzięki polu badań naukowych, które wzrosło wykładniczo w ciągu zaledwie kilku lat.
