11 лютого 2016 року вчені Лазерного інтерферометра з гравітаційно-хвильовою обсерваторією (LIGO) оголосили про перше виявлення гравітаційних хвиль. Цей розвиток, який підтвердив прогноз, зроблений Ейнштейном "Теорією загальної відносності" століттям раніше, відкрив нові перспективи досліджень для космологів та астрофізиків. Це був також вододіл для дослідників університету Монаш, які відіграли важливу роль у відкритті.
І ось, трохи більше року пізніше, команда дослідників з Центру астрофізики Монаш оголосила ще одне потенційне відкриття. На основі своїх постійних досліджень гравітаційних хвиль, команда нещодавно запропонувала теоретичну концепцію, відому як «пам'ять сироти». Якщо це правда, ця концепція могла би змінити те, як ми думаємо про гравітаційні хвилі та простір-час.
Дослідники з центру астрофізики Монаша є частиною того, що відоме як LIGO Scientific Collaboration (LSC) - група вчених, яка займається розробкою апаратного та програмного забезпечення, необхідного для вивчення гравітаційних хвиль. Окрім створення системи перевірки виявлення, команда відіграла ключову роль в аналізі даних - спостереженні та інтерпретації зібраних даних - а також була важливою для проектування дзеркал LIGO.
Дивлячись на те, що спостерігали LIGO та інші експерименти (як, наприклад, інтерферометр Діви), дослідницька група намагалася розглянути питання про те, як можна розширити ці можливості детекторів шляхом пошуку «пам’яті» гравітаційних хвиль. Дослідження, що описує цю теорію, нещодавно було опубліковано в Листи з фізичного огляду під заголовком "Виявлення гравітаційної хвильової пам'яті без батьківських сигналів".
Згідно з їх новою теорією, космічний час не повертається до свого нормального стану після того, як катаклізматична подія породжує гравітаційні хвилі, які змушують його розтягуватися. Натомість він залишається розтягнутим, що вони називають «сирітською пам’яттю» - слово «сирота», що натякає на те, що «батьківська хвиля» не виявляється безпосередньо. Хоча цей ефект ще не спостерігається, він може відкрити дуже цікаві можливості для досліджень гравітаційних хвиль.
В даний час такі детектори, як LIGO і Діва, здатні лише визначити наявність гравітаційних хвиль на певних частотах. Таким чином, дослідники можуть лише вивчати хвилі, породжені певними типами подій, і простежити їх до їх джерела. Як заявила Люсі Макнілл, дослідник Центру астрофізики Монаша та головний автор цього документа, в недавній заяві університетської преси:
"Якщо є екзотичні джерела гравітаційних хвиль, наприклад, з мікро чорних дір, LIGO не почує їх, оскільки вони занадто високочастотні. Але це дослідження показує, що LIGO може бути використаний для зондування Всесвіту для гравітаційних хвиль, які колись вважалися невидимими для нього ».
Як вони вказують у своєму дослідженні, високочастотні вибухи гравітаційної хвилі (тобто ті, що знаходяться в діапазоні кілогерц або нижче) створювали б осіроту пам’ять, яку детектори LIGO та Діви зможуть підібрати. Це не тільки збільшить пропускну здатність цих детекторів експоненціально, але відкриє можливість пошуку доказів сплеску хвилі гравітації в попередніх пошуках, які пройшли непомітно.
Доктор Ерік Трайн, викладач Школи фізики та астрономії Монаша та інший член команди LSC, також був одним із співавторів нового дослідження. За його словами, "ці хвилі можуть відкрити шлях для вивчення фізики, недоступної нашій технології".
Але, як вони визнають у своєму дослідженні, таких джерел може навіть не існувати, і потрібні додаткові дослідження, щоб підтвердити, що «пам’ять-сирота» насправді реальна. Тим не менш, вони стверджують, що пошук високочастотних джерел є корисним способом дослідження нової фізики, і це може виявити речі, які ми не очікували.
«Бажаний спеціалізований пошук гравітаційно-хвильової пам’яті. Він матиме підвищену чутливість порівняно з поточними потоковими пошуковими запитами ", - констатують вони. "Крім того, може бути використаний спеціальний пошук, щоб визначити, чи відповідає кандидат виявлення послідовності пам'яті, перевіряючи, чи відповідають залишки (наступні віднімання сигналу) гауссовим шумом".
На жаль, такі пошуки, можливо, доведеться чекати на запропонованих наступників експерименту Advanced LIGO. До них належать телескоп Ейнштейна та космічний провідник, два запропоновані детектори гравітаційних хвиль третього покоління. Залежно від того, які майбутні опитування знайдуть, ми можемо виявити, що космічний час не тільки тягнеться від створення гравітаційних хвиль, але й несе «розтяжки», щоб довести це!
