Гравітаційна пам'ять: розгадка недоведеної теорії Ейнштейна ховається у світлі Великого вибуху

Загальна теорія відносностіЕйнштейна припускає, що пам'ять про стародавні події, як-отзлиття чорних дір, може бути закарбована в тканині простору-часу гравітаційними хвилями. Нове дослідження показує, як можна довести теорію гравітаційної пам'яті, яка поки що не отримала підтвердження, пише Live Science.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Гравітаційна пам'ять пов'язана зі зміною тканини простору-часу Всесвіту, яка спричинена переміщенням гравітаційних хвиль. Хоча ці хвилі вже були виявлені, але їхній залишковий відбиток залишається невловимим.

Фізики вважають, що реліктове випромінювання, слабке світло, що залишилося після Великого вибуху, може зберігати в собі сліди потужних гравітаційних хвиль, що виникли в результаті злиття масивних чорних дір. Вивчення цих сигналів може не тільки підтвердити передбачення Ейнштейна, а й пролити світло на деякі з найенергійніших подій в історії Всесвіту.

Мікель Міравет-Тенес з Університету Валенсії вважає, що спостереження цього явища може дати більше знань про різні галузі фізики. Його також можна використовувати як додатковий інструмент для вивчення деяких астрофізичних явищ, оскільки можна отримати інформацію про тип подій, які генерують пам'ять, таких як зіткнення чорних дір.

Згідно із загальною теорією відносності Ейнштейна, масивні об'єкти, що викривляють простір-час, можуть створювати гравітаційні хвилі, які поширюються Всесвітом зі швидкістю світла. Ці гравітаційні хвилі виникають, коли масивні об'єкти прискорюються, наприклад, під час злиття масивних чорних дір.

Якщо звичайні електромагнітні хвилі не змінюють матерію, то гравітаційні хвилі можуть назавжди змінити структуру самого простору-часу. Це означає, що будь-які об'єкти, через які вони проходять, включно з частинками світла, тобто фотонами, можуть змінювати швидкість або напрямок. У результаті світло, що проходить через космос, може нести пам'ять про минулі гравітаційно-хвильові події, закарбовані в його властивостях.

Фізики вивчили чи можна спостерігати цей ефект у слабкому реліктовому випромінюванні. Незначні зміни температури цього випромінювання можуть містити підказки про гравітаційні хвилі, створені давніми злиттями чорних дір.

Кай Хендрікс із Копенгагенського університету каже, що вимірювання гравітаційної пам'яті дасть більше інформації про властивості двох чорних дір, які створили гравітаційні хвилі.

За словами фізиків, якщо вдасться виявити відбиток гравітаційної пам'яті в реліктовому випромінюванні, то це може показати, чи зливалися надмасивні чорні діри частіше в ранньому Всесвіті, ніж сьогодні. Це може дати нове уявлення про те, як галактики і чорні діри еволюціонували за всю історію космосу.

Щоб визначити, чи можна виявити ефект гравітаційної пам'яті, фізики розрахували, як злиття чорних дір впливають на реліктове випромінювання. Дослідження показало, що ці події повинні залишити після себе зміну у випромінюванні, причому сила сигналу залежить від того, наскільки масивними були чорні діри і як часто такі злиття відбувалися протягом історії Всесвіту.

Автори дослідження кажуть, що довжина хвилі світла безпосередньо пов'язана з його температурою. Що менша довжина, то вища температура і навпаки. Частина світла, порушена гравітаційною пам'яттю, стає гарячішою. І цю частину можна виявити в реліктовому випромінюванні.

Фізики кажуть, що зміни температури в реліктовому випромінюванні, викликані гравітаційною пам'яттю, будуть дуже маленькими, десь на рівні трильйонної частки градуса Цельсія. Це означає, що виявити сліди гравітаційної пам'яті за допомогою сучасних телескопів дуже складно. Але майбутні телескопи, можливо, зможуть виявити ці сліди.

Хоча фізики вважають, що гравітаційна пам'ять має залишати слід у реліктовому випромінюванні, вчені визнають, що їхні розрахунки ґрунтувалися на спрощених припущеннях. Для того, щоб можна було зробити остаточні прогнози, будуть потрібні більш точні моделі.

Наприклад, спочатку фізики припускали, що всі чорні діри, які зливаються, мають однакову масу, тоді як насправді їхні маси можуть значно відрізнятися. А отже, їхній вплив на реліктове випромінювання також буде різним.

Як уже писав Фокус, вчені з'ясували, що всередині Марса ховається те саме, що знаходиться в надрах нашої планети. Дослідники виявили ще один зв'язок Червоної планети із Землею.

Також Фокус писав про те, що фізики з'ясували, що надпровідники, які вважаються неможливими в умовах нашого Всесвіту, насправді можуть бути створені.