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

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.

Новини за подібною темою:

		Брижі в тканині Всесвіту можуть розкрити початок часу
		Зіткнення чорних дір можуть допомогти виміряти швидкість розширення Всесвіту
		Запропоновано нові докази існування фону гравітаційних хвиль

"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.

• гравітаційна хвиля