Гравитационные волны могут показать первую минуту существования Вселенной
Астрономы регулярно исследуют Вселенную, используя различные длины волн электромагнитного спектра: от привычного видимого света до радиоволн и от инфракрасного до гамма-лучей. Существует проблема с изучением Вселенной через электромагнитный спектр: мы можем видеть свет только того времени, когда Вселенной было всего 380 000 лет. Альтернативный подход заключается в использовании гравитационных волн, которые, как считается, присутствовали в ранней Вселенной и могут позволить нам исследовать ее еще дальше.
Концепция гравитационных волн на самом деле довольно проста. Представьте себе ткань космоса как огромное море. Движение любого объекта в этом озере вызовет рябь, пронизывающую воду. Точно так же, как морской туман ограничивает видимость, рябь все равно может распространяться. Гравитационные волны подобны ряби в пространстве, вызванной движением объектов. Эту идею предсказал Эйнштейн в 1916 году в своей «Общей теории относительности».
Однако гравитационные волны — это не просто теория, они были обнаружены. 15 сентября 2015 года обсерватория LIGO-Virgo обнаружила гравитационные волны, возникающие в результате слияния двух черных дыр с массами Солнца 29 и 36 на расстоянии 1,3 миллиарда световых лет от Земли. С тех пор было зарегистрировано более 100 обнаружений, так что гравитационные волны наверняка реальны.
Ришав Рошан и Грэм Уайт из Университета Саутгемптона полагают, что с помощью гравитационных волн они смогут исследовать самые ранние моменты существования Вселенной. В первые моменты формирования Вселенной пространство было непрозрачным, поскольку Вселенная была полна ионизированного газа, и электромагнитное излучение не могло проникнуть в нее. Именно этот барьер Рошан и Уайт считают, что смогут преодолеть.
В своей статье они обсуждают три основные стратегии обнаружения гравитационных волн; массивы синхронизации пульсаров, астрометрия и интерферометрия. Техники схожи, и все они основаны на гравитационных волнах, нарушающих пространство между элементами системы. В случае интерферометра возмущение пространства между оптикой системы обнаруживает гравитационные волны; в массивах пульсаров изменение времени импульсов от известных систем пульсаров выдает их присутствие, а с помощью астрометрической техники крошечные изменения угловой скорости целевого объекта выявляют наличие волн.
С момента своего открытия гравитационные волны предоставили бесценную информацию о событиях в дальних уголках Вселенной. Теперь похоже, что их также можно использовать для раскрытия некоторых тайн не только в пространстве, но и во времени. Чтобы дать нам возможность получить более полное представление о Вселенной за пределами Стандартной модели (которая была разработана в 1970-х годах и описывает, как ведет себя материя с учетом четырех фундаментальных сил: сильного, слабого, электромагнитного и гравитационного), кажется, что гравитационные волны удерживают ключ.
Обсудим?
Смотрите также:
