Гравітаційна пам'ять: ключ до незавершеної теорії Ейнштейна може бути знайдений у світлі Великого вибуху.

Дослідники представили новий метод для перевірки одного з найзахопливіших прогнозів загальної теорії відносності Альберта Ейнштейна — явища, відомого як гравітаційна пам'ять.

Загальна теорія відносності Ейнштейна припускає, що пам'ять про стародавні події, як-от злиття чорних дір, може бути закарбована в тканині простору-часу гравітаційними хвилями. Нове дослідження показує, як можна довести теорію гравітаційної пам'яті, яка поки що не отримала підтвердження, пише Live Science.

У Фокус. Технології запустили власний Telegram-канал! Підписуйтеся, щоб бути в курсі найновіших та найцікавіших новин з наукового світу!

Гравітаційна пам'ять стосується модифікацій структури простору-часу у Всесвіті, що викликані рухом гравітаційних хвиль. Незважаючи на те, що ці хвилі вже вдалося зафіксувати, їх залишковий ефект залишається важкодоступним для досліджень.

Фізики вважають, що реліктове випромінювання, яке є слабким світлом, що залишилося з часів Великого вибуху, може містити ознаки потужних гравітаційних хвиль, створених внаслідок злиття величезних чорних дір. Дослідження цих сигналів може не лише підтвердити теорії Ейнштейна, а й пролити світло на деякі з найпотужніших подій, що відбувалися в історії Всесвіту.

Мікель Міравет-Тенес, представник Університету Валенсії, вважає, що вивчення цього феномену може сприяти глибшому розумінню різних аспектів фізики. Крім того, його можна застосовувати як додатковий засіб для дослідження певних астрофізичних явищ, оскільки він дозволяє отримувати дані про типи подій, що викликають формування пам'яті, наприклад, при зіткненнях чорних дір.

Згідно із загальною теорією відносності Ейнштейна, масивні об'єкти, що викривляють простір-час, можуть створювати гравітаційні хвилі, які поширюються Всесвітом зі швидкістю світла. Ці гравітаційні хвилі виникають, коли масивні об'єкти прискорюються, наприклад, під час злиття масивних чорних дір.

Якщо звичайні електромагнітні хвилі не впливають на матерію, то гравітаційні хвилі здатні назавжди трансформувати структуру простору-часу. Це означає, що об'єкти, які вони перетинають, включаючи фотони, можуть зазнавати змін у своїй швидкості або напрямку. Таким чином, світло, яке мандрує через космос, може зберігати сліди минулих гравітаційно-хвильових подій, відображаючи їх у своїх характеристиках.

Фізики досліджували можливість спостереження цього явища в слабкому реліктовому випромінюванні. Невеликі коливання температури цього випромінювання можуть надавати важливу інформацію про гравітаційні хвилі, породжені древніми злиттями чорних дір.

Кай Хендрікс з Копенгагенського університету стверджує, що аналіз гравітаційної пам'яті надасть глибше розуміння характеристик двох чорних дір, які стали джерелом гравітаційних хвиль.

Фізики стверджують, що виявлення відбитків гравітаційної пам'яті в реліктовому випромінюванні може допомогти з'ясувати, чи мали місце часті злиття надмасивних чорних дір у ранніх етапах розвитку Всесвіту в порівнянні з теперішнім часом. Це відкриття здатне запропонувати нові перспективи на еволюцію галактик і чорних дір протягом усієї космічної історії.

Для того щоб з'ясувати можливість виявлення ефекту гравітаційної пам'яті, вчені провели розрахунки впливу злиття чорних дір на реліктове випромінювання. Результати дослідження вказують на те, що ці події можуть залишати слід у вигляді змін у випромінюванні, а інтенсивність сигналу залежить від маси чорних дір та частоти їх злиттів протягом еволюції Всесвіту.

Дослідники зазначають, що температура світла має прямий зв'язок з його довжиною хвилі. Чим коротша довжина хвилі, тим вища температура, і навпаки. Частина світла, що зазнала впливу гравітаційної пам'яті, нагрівається. Цю складову можна виявити в реліктовому випромінюванні.

Фізики кажуть, що зміни температури в реліктовому випромінюванні, викликані гравітаційною пам'яттю, будуть дуже маленькими, десь на рівні трильйонної частки градуса Цельсія. Це означає, що виявити сліди гравітаційної пам'яті за допомогою сучасних телескопів дуже складно. Але майбутні телескопи, можливо, зможуть виявити ці сліди.

Хоча фізики вважають, що гравітаційна пам'ять має залишати слід у реліктовому випромінюванні, вчені визнають, що їхні розрахунки ґрунтувалися на спрощених припущеннях. Для того, щоб можна було зробити остаточні прогнози, будуть потрібні більш точні моделі.

Наприклад, спочатку вчені-фізики вважали, що всі чорні діри, які зливаються, мають однакову масу. Проте насправді ці маси можуть суттєво варіюватися. Це, в свою чергу, призводить до різного впливу на реліктове випромінювання.

Як повідомляв Фокус, науковці виявили, що в глибині Марса приховані ті ж самі елементи, що й у надрах нашої планети. Дослідники виявили ще один аспект, який пов'язує Червону планету з Землею.

Також Фокус писав про те, що фізики з'ясували, що надпровідники, які вважаються неможливими в умовах нашого Всесвіту, насправді можуть бути створені.