Что говорят гравитационные волны с дополнительными измерениями?.

109

(Чтобы не читать статью – можете посмотреть видео)

Астрономы из Чикагского университета не нашли доказательств дополнительных пространственных измерений во Вселенной. Ученые основывали свои исследования на данных, полученных при обнаружении гравитационных волн.

Прошлогоднее обнаружение гравитационных волн от столкновения двух нейтронных звезд было прорывом, но оно не добавило дополнительных измерений в наше понимание Вселенной, по крайней мере, буквально. Новые исследования астрономов из Чикагского университета не показали каких-либо дополнительных пространственных измерений.

Теория относительности Альберта Эйнштейна хорошо объясняет функционирование Солнечной системы, но когда ученые узнали больше о Вселенной, в нашем понимании стали появляться большие дыры. Два из них – темная материя, один из основных компонентов вселенной и темная энергия, таинственная сила, которая заставляет вселенную расширяться с течением времени.

Чтобы заполнить возникающие пробелы, был предложен ряд концепций, объясняющих темную материю и темную энергию. «Многие альтернативные теории общей теории относительности начинаются с добавления дополнительного измерения», – сказала Майя Фишбах, соавтор публикации, появившейся в Журнале космологии и физики астрочастиц .

Одна из предложенных концепций заключается в том, что на больших расстояниях гравитация «протекает» в дополнительные измерения. Это заставляет гравитацию казаться слабее и может объяснять несоответствия. Прошлогоднее обнаружение гравитационных волн от столкновения нейтронных звезд позволило астрономам изучить эту концепцию.

Гравитационные волны были зарегистрированы в LIGO 17 августа 2017 года, а затем были обнаружены гамма-лучи, рентгеновские лучи, радиоволны, а также оптический и инфракрасный свет. Если бы гравитация «просочилась» в другие измерения на этом пути, то сигнал, который они измеряли в детекторах гравитационных волн, был бы слабее, чем ожидалось. Но это было не так.

На данный момент все остается прежним. Вселенная имеет те же измерения, что мы знаем – три пространственных и один временной – даже в масштабах 100 миллионов световых лет. Но это только начало, считают исследователи. «Существует так много теорий, что до сих пор у нас не было конкретных способов проверить их все», – сказал Фишбах.

Гравитационные волны были зарегистрированы впервые в сентябре 2015 года, хотя открытие не было объявлено до февраля 2016 года из-за времени, необходимого для анализа данных и обеспечения того, что это действительно гравитационные волны. С тех пор было также подтверждено несколько других обнаружений «пространственно-временных морщин» – от слияния черных дыр и от столкновения нейтронных звезд. Больше на эту тему можно найти в тексте: Гравитационные волны от столкновения нейтронных звезд. Первое такое обнаружение в истории

Гравитационные волновые сигналы были замечены благодаря американским приборам LIGO и итальянской деве. Каждая из этих обсерваторий состоит из двух длинных туннелей, расположенных в форме буквы L, на стыке которых лазерный луч разделен на две части. Свет излучается вдоль каждого туннеля, а затем отражается обратно зеркалом в конце туннеля. Если перед детектором не проходит гравитационная волна, лазерное излучение остается в каждом из плеч в течение определенного времени и возвращается в центр прибора с неизменной фазой. Однако, если гравитационная волна проходит через детектор, она меняет длину плеч (время пребывания лазерного луча в них), вызывая изменение их фазы и, как следствие, выходного сигнала.

Источник: Чикагский университет , фото: Центр космических полетов имени Годдарда НАСА, лаборатория CI Lab