Брижі у просторі-часі можуть дати підказки щодо відсутніх компонентів Всесвіту

Опубліковано: 12:22 неділя, 3 січня 2021 р.  
Брижі у просторі-часі можуть дати підказки щодо відсутніх компонентів Всесвіту - фото
Chris Henze/NASA

У нашій теорії Всесвіту є дещо невідповідне. Майже все сходиться, але є муха в космічному супі, піщинка в нескінченному сендвічі. Деякі вчені вважають, що винуватцем може бути гравітація, і що важковловимі брижі в тканині простору-часу можуть допомогти нам знайти відсутній шматочок.

Те, як це може працювати, викладено у новій роботі, співавтором якої є вчений з Чиказького університету. Опублікований в журналі "Physical Review D", метод залежить від пошуку таких бриж, які були зігнуті, подорожуючи крізь надмасивні чорні діри або великі галактики на шляху до Землі, розповідають у виші.

Біда в тому, що щось змушує Всесвіт не лише розширюватися, але з часом розширюватися все швидше і швидше -- і ніхто не знає, що це таке. (Пошук точних показників під постійними дебатами у космології).

Вчені запропонували всеможливі теорії щодо того, яким може бути зниклий шматочок. "Багато з них покладаються на зміну способу дії гравітації у великих масштабах", - сказав співавтор статті, стипендіат програми НАСА "Ейнштейн" по постдокторантурі в Інституті космологічної фізики Кавлі в Чиказькому університеті Хосе Марія Ескіага. "Тож, гравітаційні хвилі -- ідеальний вісник, щоб побачити ці можливі модифікації гравітації, якщо вони існують".

Гравітаційні хвилі -- це брижі в самій тканині простору-часу; з 2015 року людство має можливість уловлювати ці брижі за допомогою обсерваторій LIGO. Кожного разу, коли два масивно важких об′єкти стикаються де-небудь у Всесвіті, вони створюють брижі, які подорожують по космосу, несучи підпис того, що їх виробило -- можливо, зіткнення двох чорних дір або двох нейтронних зірок.

У своїй роботі Ескіага та співавтор Мігель Зумалакаррегі стверджують, що якби такі хвилі вдарили у надмасивну чорну діру або скупчення галактик на шляху до Землі, сигнатура бриж змінилася б. Якби була різниця в гравітації, порівняна за теорією Ейнштейна, докази були б вбудовані у цю сигнатуру.

Наприклад, однією з теорій щодо відсутнього шматочку Всесвіту є існування додаткової частинки. Така частинка, крім інших ефектів, генерує певний фон або «середовище» навколо великих об′єктів. Якщо б гравітаційна хвиля, що подорожує, вдарила в надмасивну чорну діру, вона породила б хвилі, які змішалися б із самою гравітаційною хвилею. Залежно від того, з чим вона зіткнулася, сигнатура гравітаційної хвилі може нести в собі "відлуння", інакше кажучи, відображатися з різким підйомом.

"Це новий спосіб зондування сценаріїв, які раніше не можна було перевірити", - сказав Ескіага.

У їхній роботі викладено умови, за яких можна буде знайти такі ефекти у майбутніх даних. Наступний запуск LIGO запланований у 2022 році з оновленням, яке зробить детектори ще чутливішими, ніж вони вже є.

"Під час нашого останнього спостереження з LIGO ми бачили нову гравітаційну хвилю, яка зчитується кожні шість днів, що дивно. Але у всьому Всесвіті, як ми думаємо, вони насправді відбуваються що п’ять хвилин", - каже Ескіага. "Під час наступного оновлення ми змогли б побачити сотні таких подій на рік".

Збільшення кількості, за його словами, підвищує ймовірність того, що одна або декілька хвиль пройде через масивний об′єкт, і що вчені зможуть проаналізувати їх на наявність підказок про відсутні компоненти.

Зумалакаррегі, інший автор статті, -- вчений з Інституту гравітаційної фізики Макса Планка в Німеччині, а також Беркліського центру космологічної фізики при Національній лабораторії Лоуренса Берклі та Каліфорнійського університету в Берклі.

Їхня робота описана у журналі "Physical Review D" в статті "Лінзування гравітаційної хвилі поза загальною відносністю: двозаломлення, відлуння та тіні".

Читайте ще цікаві новини про космос.


       


НОВИНИ ВІД ПАРТНЕРІВ: