В следах столкновений гравитационных волн и черных дыр надеются найти «новую физику»

Технологии

ТАСС, 28 декабря. Проходя через сверхмассивные черные дыры или центры крупных скоплений галактик, гравитационные волны должны сохранять следы тех взаимодействий с подобными объектами, которые выходят за пределы теории относительности и других основ Стандартной модели. К такому выводу пришли американские астрономы, статью которых опубликовал научный журнал Physical Review D.

На эту темуИзмерения на грани фантастики. Нобелевская премия по физике 2017 года ушла за детекцию гравитационных волн

Гравитационные волны – это колебания пространства–времени, источником которых служат массивные объекты, движущиеся с меняющимся ускорением. Существование таких волн еще более ста лет назад предсказал Альберт Эйнштейн, однако зафиксировать их ученые смогли лишь в сентябре 2015 года.

Детектирование гравитационных волн — важное подтверждение общей теории относительности. За это проект LIGO в 2016 году получил премию Breakthrough Prize, а в 2017-м — уже Нобелевскую премию по физике. Сейчас обнаружением гравитационных волн занимается четыре детектора – два в США (ими занимаются специалисты проекта LIGO), по одному в Италии (VIRGO) и Японии (KAGRA). 

За последние пять лет ученые открыли несколько десятков всплесков гравитационных волн, источники которых находятся на расстоянии в сотни миллионов световых лет от Земли. В частности, физики доказали, что других измерений, кроме трех существующих, не существует, или же они не влияют на движение гравитационных волн. Также ученые выяснили, что в результате столкновений нейтронных звезд формируется большая часть запасов золота и других тяжелых элементов Вселенной.

В определенной степени этот успех стал разочарованием для космологов. Дело в том, что из-за отсутствия видимых противоречий между наблюдениями LIGO и VIRGO, теорией относительности и другими основами Стандартной модели они не могут объяснить существование темной материи, темной энергии и других явлений, выходящих за пределы этой теории.

Читать:   «Роскосмос» предупредил об угрозе свободному доступу России к космосу

Космологи Хосе Эскиага и Мигель Сумалакарреги выяснили, где и как можно найти возможные следы явлений, которые выходят за пределы Стандартной модели. Авторы новой статьи просчитали, как меняется структура гравитационных волн, когда они взаимодействуют с космическими объектами, которые обладают огромной массой и плотностью.

Ученым помогло то, что благодаря наблюдениям за гравитационным всплеском GW170817 и сопутствующей ему вспышкой света в галактике NGC 4993 физики точно измерили скорость движения гравитационных волн и некоторые другие их параметры. Основываясь на этом, Эскиага и Сумалакарреги просчитали, как будут меняться отдельные свойства гравитационных волн при столкновениях с массивными объектами, если на них не действуют ограничения Стандартной модели.

Эти расчеты показали, что при взаимодействиях с крупными сверхмассивными черными дырами гравитационные волны будут необычно вести себя: образовывать различные формы гравитационного "эха", искажаясь, расщепляясь на части или меняясь другим образом.

По словам ученых, если источник гравитационных волн и черная дыра расположены относительно близко к Млечному Пути, почти все подобные изменения можно уловить с помощью обновленных инструментов LIGO и VIRGO. Если же подобных свойств у волн, которые прошли через окрестности массивных объектов, нет, то можно сильно сузить поле поисков "новой физики" и узнать некоторые свойства частиц темной материи и природу темной энергии, подытожили Эскиага и Сумалакарреги.

Источник: tass.ru

Оцените статью
Экономические новости