ทีมนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีได้เสนอวิธีใหม่ในการทดสอบหนึ่งในการคาดการณ์ที่น่าสนใจที่สุดของทฤษฎีของไอน์สไตน์: หน่วยความจำแรงโน้มถ่วง
เอฟเฟกต์นี้หมายถึงการเปลี่ยนแปลงอย่างถาวรในผ้าของจักรวาลที่เกิดจากเส้นทางของระลอกคลื่นเวลาอวกาศที่รู้จักกันในชื่อคลื่นความโน้มถ่วง แม้ว่าคลื่นเหล่านี้จะมีโดยหอสังเกตการณ์เช่น Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) และ Interferometer ของ Virgo, สำนักพิมพ์ที่อยู่อาศัยของคลื่นยังคงเข้าใจยาก
นักวิจัยแนะนำว่าพื้นหลังไมโครเวฟของจักรวาล - แสงจาง ๆ ที่เหลือจาก- อาจมีลายเซ็นของคลื่นความโน้มถ่วงที่ทรงพลังจากการควบรวมกิจการของหลุมดำที่อยู่ไกลออกไป การศึกษาสัญญาณเหล่านี้ไม่เพียง แต่ยืนยันการคาดการณ์ของ Einstein แต่ยังให้ความกระจ่างเกี่ยวกับเหตุการณ์ที่มีพลังมากที่สุดในประวัติศาสตร์ของจักรวาล
"การสังเกตปรากฏการณ์นี้สามารถให้เรามีความรู้มากขึ้นเกี่ยวกับสาขาฟิสิกส์ที่แตกต่างกัน"Miquel Miravet-Lenésนักศึกษาปริญญาเอกที่ University of Valencia และผู้เขียนร่วมของการศึกษาบอกกับวิทยาศาสตร์สดทางอีเมล "เนื่องจากเป็นการคาดการณ์โดยตรงของทฤษฎีทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์การสังเกตของมันจะทำหน้าที่เป็นการยืนยันทฤษฎีเช่นเดียวกับการสังเกตคลื่นความโน้มถ่วงโดย Ligo, Virgo และ Kagra [Kamioka Gravitational Detectorการชน "
คลื่นความโน้มถ่วงทิ้งเครื่องหมายไว้บนจักรวาลอย่างไร
ตามสัมพัทธภาพทั่วไปวัตถุขนาดใหญ่แปรปรวนเวลาว่างสามารถสร้างระลอกคลื่นที่เดินทางข้ามจักรวาลได้ที่- คลื่นความโน้มถ่วงเหล่านี้เกิดขึ้นเมื่อร่างกายขนาดใหญ่เร่งเช่นเมื่อสองหลุมดำ-
ซึ่งแตกต่างจากคลื่นธรรมดาที่ผ่านสสารและปล่อยให้มันไม่เปลี่ยนแปลงคลื่นความโน้มถ่วงสามารถเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของอวกาศได้อย่างถาวร ซึ่งหมายความว่าวัตถุใด ๆ ที่พวกเขาผ่านรวมถึงอนุภาคเบื้องต้นของแสงที่รู้จักกันในชื่ออาจมีการเปลี่ยนแปลงความเร็วหรือทิศทางที่ยั่งยืน เป็นผลให้แสงที่เดินทางข้ามจักรวาลอาจมีความทรงจำเกี่ยวกับเหตุการณ์คลื่นแรงโน้มถ่วงในอดีตที่ถูกตราตรึงอยู่ในคุณสมบัติของมัน
ที่เกี่ยวข้อง:
นักวิจัยสำรวจว่าผลกระทบนี้สามารถสังเกตได้ในพื้นหลังไมโครเวฟของจักรวาลหรือไม่ - สนามรังสีที่ระลึกที่เดินทางผ่านอวกาศเนื่องจากจักรวาลเป็นเพียงส่วนหนึ่งของเปอร์เซ็นต์ของอายุปัจจุบัน การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในอุณหภูมิของรังสีนี้สามารถเก็บเบาะแสเกี่ยวกับคลื่นความโน้มถ่วงจากการควบรวมหลุมดำโบราณ
"เราสามารถเรียนรู้สิ่งต่าง ๆ มากมาย"ไคเฮ็นดริคนักศึกษาปริญญาเอกที่สถาบัน Niels Bohr ที่ University of Copenhagen และผู้เขียนร่วมอีกคนหนึ่งของการศึกษาบอกกับ Live Science ในอีเมล "ตัวอย่างเช่นการวัดหน่วยความจำแรงโน้มถ่วงในสัญญาณคลื่นแรงโน้มถ่วงให้ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับคุณสมบัติของหลุมดำทั้งสองที่สร้างสัญญาณนี้; หลุมดำเหล่านั้นหนักแค่ไหนหรือไกลแค่ไหนจากเรา"
แต่ความหมายขยายออกไปนอกเหนือจากการควบรวมกิจการของหลุมดำ หากการประทับของหน่วยความจำแรงโน้มถ่วงสามารถตรวจพบได้ในพื้นหลังไมโครเวฟจักรวาลมันสามารถเปิดเผยได้ว่าหลุมดำมวลมหาศาลรวมกันบ่อยขึ้นในจักรวาลยุคแรกกว่าที่พวกเขาทำในปัจจุบันหรือไม่ สิ่งนี้สามารถนำเสนอข้อมูลเชิงลึกใหม่ ๆ ว่ากาแลคซีและหลุมดำมีการพัฒนาในช่วงเวลาจักรวาลอย่างไร
การวัดสำนักพิมพ์
เพื่อตรวจสอบว่าสามารถตรวจพบเอฟเฟกต์หน่วยความจำได้หรือไม่ทีมคำนวณว่าการควบรวมกิจการของหลุมดำมีผลต่อพื้นหลังไมโครเวฟของจักรวาลอย่างไร การวิเคราะห์ของพวกเขาแสดงให้เห็นว่าเหตุการณ์ที่รุนแรงเหล่านี้ควรทิ้งการเปลี่ยนแปลงที่วัดได้ในรังสีพื้นหลังด้วยความแข็งแรงของสัญญาณขึ้นอยู่กับว่าหลุมดำขนาดใหญ่เป็นอย่างไรและการควบรวมกิจการดังกล่าวเกิดขึ้นบ่อยครั้งตลอดประวัติศาสตร์
"ความยาวคลื่นของแสงเกี่ยวข้องโดยตรงกับอุณหภูมิ - ความยาวคลื่นขนาดเล็กหมายถึงอุณหภูมิสูงและความยาวคลื่นขนาดใหญ่หมายถึงอุณหภูมิต่ำ"David O'Neillนักศึกษาปริญญาเอกที่ Niels Bohr Institute และผู้เขียนร่วมอีกคนหนึ่งของการศึกษาบอกกับ Live Science ในอีเมล "แสงบางอย่างที่ได้รับผลกระทบจากความทรงจำของคลื่นความโน้มถ่วงกลายเป็น 'ร้อน' ในขณะที่แสงอื่น ๆ บางส่วนจะ 'เย็นลง' ภูมิภาคของแสงที่ร้อนและเย็นเป็นรูปแบบของท้องฟ้า
แม้ว่ากล้องโทรทรรศน์ในปัจจุบันที่สามารถตรวจจับการแผ่รังสีไมโครเวฟได้เช่นดาวเทียมพลังค์ได้แมปพื้นหลังไมโครเวฟของจักรวาลในรายละเอียดที่สวยงาม แต่การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิที่เกิดจากหน่วยความจำคลื่นแรงโน้มถ่วงคาดว่าจะมีขนาดเล็กมาก - ตามลำดับล้านล้านองศา สิ่งนี้ทำให้ยากที่จะสังเกตด้วยเทคโนโลยีที่มีอยู่ อย่างไรก็ตามกล้องโทรทรรศน์ในอนาคตที่มีความไวมากขึ้นอาจสามารถตรวจจับการบิดเบือนที่ลึกซึ้งเหล่านี้ได้ซึ่งเป็นวิธีใหม่ในการตรวจสอบอิทธิพลของแรงโน้มถ่วงที่มองไม่เห็นซึ่งทำให้เกิดจักรวาล
การปรับแต่งแบบจำลองสำหรับการทดสอบในอนาคต
ในขณะที่การศึกษาแสดงให้เห็นว่าหน่วยความจำคลื่นแรงโน้มถ่วงควรทิ้งร่องรอยไว้ในพื้นหลังไมโครเวฟของจักรวาลนักวิจัยรับทราบว่าการคำนวณของพวกเขาขึ้นอยู่กับสมมติฐานที่ง่ายขึ้น จะต้องมีแบบจำลองที่ละเอียดมากขึ้นก่อนที่จะมีการคาดการณ์ขั้นสุดท้าย
ตัวอย่างเช่นทีมในขั้นต้นสันนิษฐานว่าหลุมดำทั้งหมดที่รวมกันมีมวลเหมือนกันในขณะที่ในความเป็นจริงมวลของพวกเขาอาจแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ หลุมดำมวลมหาศาลมีตั้งแต่ไม่กี่ล้านถึงซึ่งหมายความว่าอิทธิพลของพวกเขาที่มีต่อพื้นหลังไมโครเวฟของจักรวาลก็จะแตกต่างกันเช่นกัน การบัญชีสำหรับรูปแบบนี้จะมีความสำคัญในการศึกษาในอนาคต
“ ตอนนี้เอฟเฟกต์ที่เรากำลังศึกษาอยู่นั้นบอบบางอย่างไม่น่าเชื่ออย่างไรก็ตามเป็นไปได้ว่าในบางภูมิภาคของท้องฟ้ามันอาจจะแข็งแกร่งโดยไม่คาดคิด” เฮ็นดริคกล่าว "ในการสำรวจสิ่งนี้เราจำเป็นต้องมีโมเดลขั้นสูงที่คำนึงถึงวิวัฒนาการทั้งหมดของจักรวาลดังนั้นไม่ใช่เรื่องง่าย! แต่สิ่งนี้อาจนำเราเข้าใกล้เพื่อตรวจจับการประทับของจักรวาลนี้และเปิดเผยข้อมูลเชิงลึกใหม่ ๆ ในวิวัฒนาการของจักรวาล"
