Päällä 11. helmikuuta 2016 , tutkijat Laserinterferometri Gravitational-wave Observatory (LIGO) ilmoitti ensimmäisestä gravitaatioaaltojen havaitsemisesta. Tämä kehitys, joka vahvisti tekemän ennusteen Einsteinin yleinen suhteellisuusteoria vuosisata aiemmin avasi uusia tutkimusmahdollisuuksia kosmologeille ja astrofyysikoille. Se oli myös vedenjakaja Monashin yliopiston tutkijoille, joilla oli tärkeä rooli löydössä.
Ja nyt, hieman yli vuotta myöhemmin, ryhmä tutkijoita Monashin astrofysiikan keskus on ilmoittanut toisen mahdollisen paljastuksen. Meneillään olevien gravitaatioaaltojen tutkimustensa perusteella ryhmä ehdotti äskettäin teoreettista käsitettä, joka tunnetaan nimellä 'orpomuisti'. Jos tämä on totta, tämä käsite voi mullistaa tapamme ajatella gravitaatioaaltoja ja aika-avaruutta.
Monashin astrofysiikan keskuksen tutkijat ovat osa ns LIGO tieteellinen yhteistyö (LSC) – tiedemiesryhmä, joka on sitoutunut kehittämään gravitaatioaaltojen tutkimiseen tarvittavia laitteistoja ja ohjelmistoja. Sen lisäksi, että se loi järjestelmän havainnointia varten, tiimillä oli keskeinen rooli tiedon analysoinnissa – kerättyjen tietojen tarkkailussa ja tulkinnassa – ja myös LIGO-peilien suunnittelussa.
http://svs.gsfc.nasa.gov//vis/a010000/a010500/a010543/WhtDwrfCollid_ProRes_720x486_59.94fps.webmhd.webmTarkastellaan pidemmälle kuin LIGO ja muut kokeet (kuten Neitsyt interferometri ), tutkimusryhmä pyrki selvittämään, kuinka näiden ilmaisimien ominaisuuksia voitaisiin laajentaa edelleen etsimällä gravitaatioaaltojen 'muisti'. Tätä teoriaa kuvaava tutkimus julkaistiin äskettäinPhysical Review Lettersotsikon alla ' Gravitaatioaaltomuistin havaitseminen ilman vanhempien signaaleja '.
Heidän uuden teoriansa mukaan aika-avaruus ei palaa normaalitilaansa sen jälkeen, kun kataklysminen tapahtuma synnyttää gravitaatioaaltoja, jotka saavat sen venymään. Sen sijaan se pysyy venytettynä, jota he kutsuvat 'orpomuistiksi' - sana 'orpo' viittaa siihen tosiasiaan, että 'emoaalto' ei ole suoraan havaittavissa. Vaikka tätä vaikutusta ei ole vielä havaittu, se voi avata erittäin mielenkiintoisia mahdollisuuksia gravitaatioaaltojen tutkimukselle.
Tällä hetkellä ilmaisimet, kuten LIGO ja Virgo, pystyvät havaitsemaan gravitaatioaaltojen olemassaolon vain tietyillä taajuuksilla. Sellaisenaan tutkijat voivat tutkia vain tietyntyyppisten tapahtumien synnyttämiä aaltoja ja jäljittää ne takaisin lähteeseensä. Kuten Lucy McNeill, Monashin astrofysiikan keskuksen tutkija ja kirjan johtava kirjoittaja, sanoi äskettäin yliopistossa. lehdistötiedote :
'Jos siellä on eksoottisia gravitaatioaaltojen lähteitä, esimerkiksi mikromustista aukoista, LIGO ei kuule niitä, koska ne ovat liian korkeataajuisia. Mutta tämä tutkimus osoittaa, että LIGO:ta voidaan käyttää tutkimaan maailmankaikkeudesta gravitaatioaaltoja, joiden uskottiin olevan sille näkymättömiä.'
LIGO:n kaksi toimipistettä, jotka sijaitsevat Livingstonissa Louisianassa ja Hanfordissa Washingtonissa. Luotto: ligo.caltech.edu
Kuten he osoittavat tutkimuksessaan, korkeataajuiset gravitaatioaaltojen purskeet (eli ne, jotka ovat kilohertsien alueella tai sen alapuolella) tuottaisivat orpomuistia, jonka LIGO- ja Virgo-ilmaisimet pystyisivät poimimaan. Tämä ei vain lisäisi näiden ilmaisimien kaistanleveyttä eksponentiaalisesti, vaan avaisi mahdollisuuden löytää todisteita aiemmissa hauissa tapahtuneista painovoimaaaltojen purkauksista, jotka jäivät huomaamatta.
Tohtori Eric Thrane, Monashin fysiikan ja tähtitieteen koulun lehtori ja toinen LSC-tiimin jäsen, oli myös yksi uuden tutkimuksen tekijöistä. Kuten hän totesi 'Nämä aallot voivat avata tien fysiikan opiskelulle, joka ei tällä hetkellä ole teknologiamme ulottuvilla.'
Mutta kuten he myöntävät tutkimuksessaan, tällaisia lähteitä ei ehkä ole edes olemassa, ja tarvitaan lisää tutkimusta sen vahvistamiseksi, että 'orpomuisti' on todella todellinen. Siitä huolimatta he väittävät, että korkeataajuisten lähteiden etsiminen on hyödyllinen tapa etsiä uutta fysiikkaa, ja se voi vain paljastaa asioita, joita emme odottaneet löytävänsä.
'Oma gravitaatioaaltojen muistihaku on toivottavaa. Sen herkkyys on parempi verrattuna nykyisiin purskehakuihin', he toteavat. 'Lisäksi omistettua hakua voidaan käyttää määrittämään, onko tunnistusehdokas yhdenmukainen muistipurskeen kanssa tarkistamalla, ovatko jäännökset (signaalin vähennyksen jälkeen) yhdenmukaisia Gaussin kohinan kanssa.'
Valitettavasti tällaiset haut saattavat joutua odottamaan Advanced LIGO -kokeen ehdotettuja seuraajia. Näitä ovat mm Einsteinin teleskooppi ja Cosmic Explorer, kaksi ehdotettua kolmannen sukupolven gravitaatioaallonilmaisinta. Riippuen siitä, mitä tulevat tutkimukset löytävät, voimme havaita, että aika-avaruus ei vain venytä gravitaatioaaltojen luomisesta, vaan siinä on myös 'venytysmerkkejä' sen todistamiseksi!
Lisälukemista: Physical Review Letters