2016. gada 11. februārī lāzera interferometra gravitācijas viļņu observatorijas (LIGO) zinātnieki paziņoja par pirmo gravitācijas viļņu noteikšanu. Šī attīstība, kas apstiprināja Einšteina Vispārējās relativitātes teorijas izteikto prognozi gadsimtu iepriekš, pavēra jaunas iespējas kosmologiem un astrofiziķiem. Tas bija arī pavērsiens Monashas universitātes pētniekiem, kuriem bija nozīmīga loma atklāšanā.
Un tagad, nedaudz vairāk nekā pēc gada, Monasas astrofizikas centra pētnieku grupa ir paziņojusi par vēl vienu iespējamu atklāsmi. Balstoties uz notiekošajiem gravitācijas viļņu pētījumiem, grupa nesen ierosināja teorētisko koncepciju, kas pazīstama kā “bāreņu atmiņa”. Ja tā ir patiesība, šī koncepcija varētu mainīt mūsu domāšanas veidu par gravitācijas viļņiem un kosmosa laiku.
Pētnieki no Monasas astrofizikas centra ir daļa no tā dēvētās LIGO zinātniskās sadarbības (LSC) - zinātnieku grupas, kas nodarbojas ar aparatūras un programmatūras izstrādi, kas nepieciešama gravitācijas viļņu izpētei. Komanda ne tikai izveidoja atklājumu pārbaudes sistēmu, bet arī spēlēja galveno lomu datu analīzē - apkopojamo datu novērošanā un interpretēšanā - un tie arī bija noderīgi LIGO spoguļu projektēšanā.
Neraugoties uz LIGO un citu eksperimentu (piemēram, Jaunavas interferometra) novērojumiem, pētnieku grupa centās uzzināt, kā šīs detektoru iespējas varētu vēl paplašināt, atrodot gravitācijas viļņu “atmiņu”. Pētījums, kurā aprakstīta šī teorija, nesen tika publicēts Fiziskās apskates vēstules ar virsrakstu “Gravitācijas viļņu atmiņas noteikšana bez vecāku signāliem”.
Saskaņā ar viņu jauno teoriju kosmosa laiks neatgriežas normālā stāvoklī pēc tam, kad kataklizmisks notikums rada gravitācijas viļņus, kas izraisa tā izstiepšanos. Tā vietā tas paliek izstiepts, ko viņi dēvē par “bāreņu atmiņu” - vārds “bārenis”, kas norāda uz to, ka “vecāku vilnis” nav tieši nosakāms. Lai gan šis efekts vēl nav novērots, tas varētu pavērt dažas ļoti interesantas iespējas gravitācijas viļņu izpētei.
Pašlaik tādi detektori kā LIGO un Jaunava spēj noteikt gravitācijas viļņu klātbūtni tikai noteiktās frekvencēs. Tādējādi pētnieki spēj izpētīt tikai viļņus, ko rada noteikta veida notikumi, un izsekot tos atpakaļ to avotam. Kā nesenā Universitātes paziņojumā presei sacīja Lūsija Makneilija, Monasas astrofizikas centra pētniece un galvenā autore uz papīra,
“Ja tur ir eksotiski gravitācijas viļņu avoti, piemēram, no mikro melniem caurumiem, LIGO tos nedzirdētu, jo tie ir pārāk augstfrekvences. Bet šis pētījums parāda, ka LIGO var izmantot, lai pārbaudītu Visumu gravitācijas viļņiem, kuri kādreiz tika uzskatīti par tiem neredzamiem. ”
Kā viņi norāda savā pētījumā, augstas frekvences gravitācijas viļņu pārrāvumi (t.i., tādi, kas atrodas kilohercu diapazonā vai zem tā) radītu bāreņu atmiņu, ko LIGO un Jaunavas detektori varētu uzņemt. Tas ne tikai eksponenciāli palielinātu šo detektoru joslas platumu, bet arī pavērtu iespēju atrast pierādījumus par gravitācijas viļņu pārrāvumiem iepriekšējos meklējumos, kas palika nepamanīti.
Dr Erics Thrane, Monasas Fizikas un astronomijas skolas pasniedzējs un vēl viens LK komandas loceklis, bija arī viens no jaunā pētījuma līdzautoriem. Kā viņš sacīja: "Šie viļņi varētu pavērt ceļu fizikas studijām, kuras šobrīd nav pieejamas mūsu tehnoloģijai."
Bet, kā viņi atzīst savā pētījumā, šādu avotu varētu pat nebūt, un ir jāveic vairāk pētījumu, lai apstiprinātu, ka “bāreņu atmiņa” patiesībā ir reāla. Neskatoties uz to, viņi apgalvo, ka augstfrekvences avotu meklēšana ir noderīgs veids, kā pārbaudīt jaunu fiziku, un tas tikai varētu atklāt lietas, kuras mēs negaidījām atrast.
“Vēlams meklēt īpašu gravitācijas viļņu atmiņu. Tam būs paaugstināta jutība, salīdzinot ar pašreizējiem sērijveida meklējumiem, ”viņi norāda. "Turklāt īpašu meklēšanu var izmantot, lai noteiktu, vai noteikšanas kandidāts atbilst atmiņas pārrāvumam, pārbaudot, vai atlikumi (pēc signāla atņemšanas) atbilst Gausa troksnim."
Diemžēl šādiem meklējumiem var nākties gaidīt ierosinātos uzlabotā LIGO eksperimenta pēctečus. Tajos ietilpst Einšteina teleskops un Cosmic Explorer, divi ierosinātie trešās paaudzes gravitācijas viļņu detektori. Atkarībā no tā, ko atrod nākotnes apsekojumi, mēs varam atklāt, ka kosmosa laiks ne tikai ilgst no gravitācijas viļņu radīšanas, bet arī ir “striju”, lai to pierādītu!
