Laserinterferometrin gravitaatioaalto-observatorion (LIGO) tutkijat ilmoittivat 11. helmikuuta 2016 ensimmäisen gravitaatioaaltojen havaitsemisen. Tämä kehitys, joka vahvisti Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian ennusteen vuosisataa aiemmin, avasi uusia tutkimusväyliä kosmologeille ja astrofysiikoille. Se oli myös vesistöalue Monashin yliopiston tutkijoille, joilla oli tärkeä rooli löytössä.
Ja nyt, hieman yli vuotta myöhemmin, Monashin astrofysiikkakeskuksen tutkijaryhmä on ilmoittanut uuden potentiaalisen ilmoituksen. Ryhmä jatkoi gravitaatioaallotutkimuksensa perusteella ehdotti äskettäin teoreettista käsitettä, joka tunnetaan nimellä ”orvomuisti”. Jos totta, tämä käsite voi mullistaa tavan ajatella painovoima-aaltoja ja avaruusaikaa.
Monashin astrofysiikan keskuksen tutkijat ovat osa LIGO tieteellistä yhteistyötä (LSC) - ryhmää tutkijoita, jotka ovat sitoutuneet kehittämään laitteita ja ohjelmistoja, joita tarvitaan gravitaatioaaltojen tutkimiseen. Ryhmällä oli havaintojen tarkistamista koskevan järjestelmän luomisen lisäksi avainasemassa tietojen analysoinnissa - kerättyjen tietojen tarkkailemisessa ja tulkinnassa - ja ne olivat myös tärkeitä LIGO-peilien suunnittelussa.
Tutkiessaan LIGO: n ja muiden kokeiden (kuten Neitsytinterferometrit) havainnot, tutkimusryhmä pyrki selvittämään, kuinka näiden ilmaisimien ominaisuuksia voitaisiin edelleen laajentaa etsimällä gravitaatioaaltojen ”muisti”. Tätä teoriaa kuvaava tutkimus julkaistiin äskettäin lehdessä Fyysiset tarkistuskirjeet otsikolla ”Painovoimaaalimuistin havaitseminen ilman vanhemman signaaleja”.
Heidän uuden teoriansa mukaan avaruusaika ei palaudu normaaliin tilaansa sen jälkeen, kun kataklysminen tapahtuma tuottaa painovoima-aaltoja, jotka saavat sen venymään. Sen sijaan se pysyy venytettynä, jota he viittaavat ”orvojen muistoksi” - sana “orvo” viittaa siihen tosiasiaan, että ”vanhemman aalto” ei ole suoraan havaittavissa. Vaikka tätä vaikutusta ei ole vielä havaittu, se voisi avata joitain erittäin mielenkiintoisia mahdollisuuksia painovoima-aaltojen tutkimukselle.
Tällä hetkellä ilmaisimet, kuten LIGO ja Neitsyt, pystyvät havaitsemaan vain painovoima-aaltojen esiintymisen tietyillä taajuuksilla. Sellaisenaan tutkijat pystyvät vain tutkimaan tietyn tyyppisten tapahtumien aiheuttamia aaltoja ja jäljittämään ne takaisin lähteelleen. Kuten Monashin astrofysiikan keskuksen tutkijat ja paperin pääkirjailija Lucy McNeill sanoi äskettäisessä yliopiston lehdistötiedotteessa:
”Jos gravitaatioaaltojen lähteitä on eksoottisia, esimerkiksi mikromustareikistä, LIGO ei kuule niitä, koska ne ovat liian korkeataajuisia. Mutta tämä tutkimus osoittaa, että LIGO: ta voidaan käyttää koettamaan maailmankaikkeus painovoima-aaltojen suhteen, joiden ajateltiin olevan siihen näkymättömiä. "
Kuten he osoittavat tutkimuksessaan, korkeataajuiset gravitaatioaaltopurskeet (ts. Sellaiset, jotka ovat kilohertsialueella tai sen alapuolella) tuottaisivat orvomuistin, jonka LIGO- ja Neitsyt-ilmaisimet pystyisivät poimimaan. Tämä ei vain kasvatta näiden ilmaisimien kaistanleveyttä eksponentiaalisesti, vaan avaa mahdollisuuden löytää todisteita painovoima-aaltopurskeista aiemmissa hakuissa, jotka jäivät huomaamatta.
Tohtori Eric Thrane, Monashin fysiikan ja tähtitieteen koulun luennoitsija ja toinen LSC-ryhmän jäsen, oli myös uuden tutkimuksen yhteistekijöitä. Kuten hän totesi, "Nämä aallot voisivat avata tien fysiikan opiskeluun, joka ei tällä hetkellä ole meidän tekniikkamme tavoitettavissa."
Mutta kuten he myöntävät tutkimuksessaan, sellaisia lähteitä ei ehkä edes ole, ja tarvitaan lisää tutkimusta vahvistaaksesi, että ”orvomuisti” on todella todellinen. Siitä huolimatta he väittävät, että korkeataajuisten lähteiden etsiminen on hyödyllinen tapa koettaa uutta fysiikkaa, ja se saattaa vain paljastaa asioita, joita emme odottaneet löytävän.
”Erillinen gravitaatioaaltomuistin haku on toivottavaa. Sen herkkyys paranee nykyisiin purskehakuihin verrattuna ”, he toteavat. "Lisäksi erityistä hakua voidaan käyttää määrittämään, onko ilmaisusehdokas yhdenmukainen muistin purskeen kanssa, tarkistamalla, ovatko jäännökset (signaalin vähentämisen jälkeen) yhdenmukaisia Gaussin kohinan kanssa."
Valitettavasti tällaiset haut voivat joutua odottamaan Advanced LIGO -kokeen ehdotettuja seuraajia. Näihin kuuluvat Einsteinin teleskooppi ja Cosmic Explorer, kaksi ehdotettua kolmannen sukupolven gravitaatioaaltoilmaisimia. Tulevien tutkimusten löytöistä riippuen saatamme huomata, että avaruusaika ei vain ulotu painovoimaaaltojen luomisesta, vaan se kantaa myös “venytysmerkit” sen todistamiseksi!
