Що говорять гравітаційні хвилі з додатковими вимірами?.

245

(Щоб не читати статтю – можете подивитися відео)

Астрономи з Чиказького університету не знайшли доказів додаткових просторових вимірів у Всесвіті. Вчені засновували свої дослідження на даних, отриманих при виявленні гравітаційних хвиль.

Торішнє виявлення гравітаційних хвиль від зіткнення двох нейтронних зірок було проривом, але воно не додало додаткових вимірів в наше розуміння Всесвіту, принаймні, буквально. Нові дослідження астрономів з університету Чикаго не показали будь-яких додаткових просторових вимірів.

Теорія відносності Альберта Ейнштейна добре пояснює функціонування Сонячної системи, але коли вчені дізналися більше про Всесвіту, в нашому розумінні стали з’являтися великі діри. Два з них – темна матерія, один з основних компонентів всесвіту і темна енергія, таємнича сила, яка змушує всесвіт розширюватися з плином часу.

Щоб заповнити виникають прогалини, був запропонований ряд концепцій, що пояснюють темну матерію і темну енергію. «Багато альтернативні теорії загальної теорії відносності починаються з додавання додаткового виміру», – сказала Майя Фішбах, співавтор публікації, що з’явилася в Журналі космології і фізики астрочастиц .

Одна з запропонованих концепцій полягає в тому, що на великих відстанях гравітація «протікає» в додаткові вимірювання. Це змушує гравітацію здаватися слабше і може пояснювати невідповідності. Торішнє виявлення гравітаційних хвиль від зіткнення нейтронних зірок дозволило астрономам вивчити цю концепцію.

Гравітаційні хвилі були зареєстровані в LIGO 17 серпня 2017 року, а потім були виявлені гамма-промені, рентгенівські промені, радіохвилі, а також оптичний і інфрачервоне світло. Якби гравітація «просочилася» у інші виміри на цьому шляху, то сигнал, який вони вимірювали в детектори гравітаційних хвиль, був би слабкіше, ніж очікувалося. Але це було не так.

На даний момент все залишається колишнім. Всесвіт має ті ж вимірювання, що ми знаємо – три просторових і один часовий – навіть в масштабах 100 мільйонів світлових років. Але це тільки початок, вважають дослідники. «Існує так багато теорій, що досі у нас не було конкретних способів перевірити їх всі», – сказав Фішбах.

Гравітаційні хвилі були вперше зареєстровані у вересні 2015 року, хоча відкриття не було оголошено до лютого 2016 року із-за часу, необхідного для аналізу даних і забезпечення того, що це дійсно гравітаційні хвилі. З тих пір було також підтверджено кілька інших виявлень «просторово-часових зморшок» – від злиття чорних дір і від зіткнення нейтронних зірок. Більше на цю тему можна знайти в тексті: Гравітаційні хвилі від зіткнення нейтронних зірок. Перше таке виявлення в історії

Гравітаційні хвильові сигнали були помічені завдяки американським приладів LIGO і італійської діві. Кожна з цих обсерваторій складається з двох довгих тунелів, розташованих у формі букви L, на стику яких лазерний промінь розділений на дві частини. Світло випромінюється уздовж кожного тунелю, а потім відбивається назад дзеркалом в кінці тунелю. Якщо перед детектором не проходить гравітаційна хвиля, лазерне випромінювання залишається в кожному з плечей протягом певного часу і повертається в центр приладу з обов’язковою фазою. Однак, якщо гравітаційна хвиля проходить через детектор, вона змінює довжину плечей (час перебування лазерного променя в них), викликаючи зміну їх фази і, як наслідок, вихідного сигналу.

Джерело: Чиказький університет , фото: Центр космічних польотів імені Годдарда НАСА, лабораторія CI Lab