Ученые продвинулись в открытии того, как использовать рябь в пространстве-времени, известную как гравитационные волны, чтобы заглянуть в прошлое к началу всего, что мы знаем. Исследователи говорят, что они могут лучше понять состояние космоса вскоре после Большого взрыва, если узнают, как эта рябь на ткани Вселенной течет через планеты и газ между галактиками.
«Мы не можем видеть раннюю Вселенную напрямую, но, возможно, мы сможем увидеть ее косвенно, если посмотрим, как гравитационные волны того времени повлияли на материю и излучение, которые мы можем наблюдать сегодня», — сказал Дипен Гарг, ведущий автор статьи, в которой сообщается. результаты в Журнале космологии и физики астрочастиц . Гарг является аспирантом Принстонской программы по физике плазмы, которая базируется в Принстонской лаборатории физики плазмы (PPPL) Министерства энергетики США.
Гарг и его советник Илья Додин, который связан как с Принстонским университетом, так и с PPPL, адаптировали эту технику из своих исследований в области термоядерной энергии , процесса питания Солнца и звезд, который ученые разрабатывают для выработки электричества на Земле без выбросов парниковых газов или производства долговременной энергии. -живые радиоактивные отходы. Ученые в области термоядерного синтеза рассчитывают, как электромагнитные волны распространяются через плазму, смесь электронов и атомных ядер , питающую термоядерные установки, известные как токамаки и стеллараторы.
Оказывается, этот процесс напоминает движение гравитационных волн через вещество. «По сути, мы задействовали технику плазменных волн для решения проблемы гравитационных волн», — сказал Гарг.
Гравитационные волны, впервые предсказанные Альбертом Эйнштейном в 1916 году как следствие его теории относительности, представляют собой возмущения в пространстве-времени , вызванные движением очень плотных объектов. Они путешествуют со скоростью света и были впервые обнаружены в 2015 году лазерной интерферометрической гравитационно-волновой обсерваторией (LIGO) с помощью детекторов в штатах Вашингтон и Луизиана.
Гарг и Додин создали формулы, которые теоретически могут привести гравитационные волны к раскрытию скрытых свойств небесных тел, таких как звезды, находящиеся на расстоянии многих световых лет. Когда волны проходят через материю, они создают свет, характеристики которого зависят от плотности материи.
Физик мог бы проанализировать этот свет и обнаружить свойства звезды, находящейся за миллионы световых лет от нас. Этот метод также может привести к открытиям о столкновении нейтронных звезд и черных дыр, сверхплотных остатков звездных смертей. Они могли бы даже потенциально раскрыть информацию о том, что происходило во время Большого взрыва и в первые моменты существования нашей Вселенной.
Исследование началось без всякого понимания того, насколько важным оно может стать. «Я думал, что это будет небольшой шестимесячный проект для аспиранта, который будет включать в себя решение чего-то простого», — сказал Додин. «Но как только мы начали углубляться в тему, мы поняли, что очень мало что поняли о проблеме, и мы могли бы провести здесь некоторые очень базовые теоретические работы».
Теперь ученые планируют использовать эту технику для анализа данных в ближайшем будущем. «Сейчас у нас есть некоторые формулы, но для получения значимых результатов потребуется больше работы», — сказал Гарг.
