Всесвіт може "запам'ятати" гравітаційні хвилі довгий час після їх проходження.
Це передумова теоретичного документу, опублікованого 25 квітня в журналі Physical Review D. Гравітаційні хвилі, слабкі брижі в просторі та часі, які людство лише за останні кілька років вдалося виявити, як правило, проходять дуже швидко. Але автори статті показали, що після проходження хвиль вони можуть залишити злегка змінену область - залишивши після себе своєрідну пам’ять про їх перетин.
Ці зміни, які дослідники назвали "стійкими спостереженнями гравітаційної хвилі", були б навіть слабшими, ніж самі гравітаційні хвилі, але такі ефекти триватимуть довше. Об'єкти можуть бути трохи зміщені з місця. Положення частинок, що пливуть через простір, можуть бути змінені. Навіть час сам по собі може трохи не синхронізуватися, коротко бігаючи з різною швидкістю в різних частинах Землі.
Ці зміни були б настільки незначними, що вчені ледве змогли б їх виявити. У своїй роботі дослідники написали, що найпростіший метод спостереження за цими ефектами може включати двох людей, «які переносять малі детектори гравітаційних хвиль» - жарт, тому що детекторів досить багато.
Але є способи, якими дослідники можуть виявити ці спогади. Ось найбільш очевидний: пошук зрушень у дзеркалах існуючих гравітаційно-хвильових детекторів.
Зараз вчені можуть виявити гравітаційні хвилі, будуючи обсерваторії, які ведуть вогонь дуже нерухомими та стабільними лазерними променями на великі відстані. Коли промені трохи хитаються, це знак того, що гравітаційна хвиля пройшла. Вивчаючи ворушіння, фізики можуть вимірювати хвилі. Перше таке виявлення було в 2015 році, і з тих пір технологія вдосконалилася настільки, що обсерваторії виявляють гравітаційні хвилі так часто, як раз на тиждень.
Ці хвилі походять від масових подій, наприклад, коли чорні діри та нейтронні зірки стикаються дуже далеко в космосі. До часу досягнення ними Землі хвилі ледь помітні. Їх довготривалий вплив ще менш очевидний.
Але дзеркала в детекторах постійно вимірюються настільки точно, що з часом зрушення, які викликають гравітаційні хвилі, можуть стати настільки інтенсивними, що дослідники зможуть їх помітити. Дослідники придумали математичну модель, яка передбачає, скільки дзеркал повинно зміщуватися з часом при кожній проходженні хвилі.
Інші методи, які люди можуть використовувати для виявлення цих довготривалих ефектів, включають атомні годинники та прядильні частинки.
Два атомних годинника, розміщених на деякій відстані один від одного, відчували б гравітаційну хвилю по-різному, включаючи її ефекти на розширення часу: Оскільки час сповільниться більше на один годинник, ніж за інший, тонкі відмінності в їх показаннях після проходження хвилі можуть виявити пам'ять про хвиля в місцевому Всесвіті.
Нарешті, крихітна прядильна частинка може змінити свою поведінку до і після проходження хвилі. Підвісьте його в камері в лабораторії і виміряйте її швидкість і напрямок віджиму; потім виміряйте його знову після проходження хвилі. Різниця в поведінці частинок виявила б інший вид пам’яті хвилі.
Цей теоретичний документ, принаймні, дає вченим інтригуючий новий спосіб поглянути на будівельні експерименти з вивчення гравітаційних хвиль.
