Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Nghiên cứu mới cho thấy sóng hấp dẫn để lại nhiều “ký ức” có thể giúp phát hiện ra chúng ngay cả khi chúng đã đi qua.
Sóng hấp dẫn, được phát hiện lần đầu tiên vào năm 2016, cung cấp một cửa sổ mới trên vũ trụ, với tiềm năng cho chúng ta biết mọi thứ từ thời điểm sau Vụ nổ lớn đến các sự kiện gần đây hơn ở các trung tâm thiên hà.
Và trong khi máy dò quan sát sóng hấp dẫn sóng giao thoa kế (LIGO) trị giá hàng tỷ đô la theo dõi 24/7 để sóng hấp dẫn đi qua Trái đất, nghiên cứu mới cho thấy những sóng đó để lại rất nhiều “ký ức” có thể giúp phát hiện ra chúng ngay cả sau khi chúng ‘ đã qua.
“Sóng hấp dẫn đó có thể để lại những thay đổi vĩnh viễn cho máy dò sau khi sóng hấp dẫn đi qua là một trong những dự đoán khá bất thường về thuyết tương đối rộng”, ứng cử viên tiến sĩ Alexander Grant, tác giả chính của “Đài quan sát sóng hấp dẫn liên tục: Khung chung”, xuất bản tháng 4, 26 trong Physical Review D .
Các nhà vật lý từ lâu đã biết rằng sóng hấp dẫn để lại ký ức trên các hạt dọc theo đường đi của chúng và đã xác định được năm ký ức như vậy. Các nhà nghiên cứu hiện đã tìm thấy thêm ba hậu quả của việc truyền sóng hấp dẫn, “các đài quan sát sóng hấp dẫn dai dẳng” một ngày nào đó có thể giúp xác định sóng truyền qua vũ trụ.
Mỗi quan sát mới, Grant cho biết, cung cấp các cách khác nhau để xác nhận lý thuyết tương đối rộng và cung cấp cái nhìn sâu sắc về các tính chất bên trong của sóng hấp dẫn.
Những tính chất đó, các nhà nghiên cứu cho biết, có thể giúp trích xuất thông tin từ Nền vi sóng vũ trụ – bức xạ còn sót lại từ Vụ nổ lớn.
“Chúng tôi đã không lường trước sự phong phú và đa dạng của những gì có thể quan sát được”, Éanna Flanagan, Giáo sư Edward L. Nichols, chủ tịch vật lý và giáo sư thiên văn học, nói.
“Điều đáng ngạc nhiên đối với tôi về nghiên cứu này là cách các ý tưởng khác nhau đôi khi có liên quan đến bất ngờ”, Grant nói. “Chúng tôi đã xem xét một lượng lớn các vật quan sát khác nhau và nhận thấy rằng thường để biết về một thứ, bạn cần phải có sự hiểu biết về cái kia.”
Các nhà nghiên cứu đã xác định ba đài quan sát cho thấy tác động của sóng hấp dẫn trong một vùng phẳng trong không thời gian trải qua một đợt sóng hấp dẫn, sau đó nó trở lại thành một vùng phẳng. “Độ lệch đường cong” đầu tiên có thể quan sát được là hai nhà quan sát gia tốc tách biệt với nhau như thế nào, so với cách các nhà quan sát có cùng gia tốc sẽ tách biệt với nhau trong một không gian phẳng không bị nhiễu bởi sóng hấp dẫn.
“Quan sát toàn diện” thứ hai có thể quan sát được bằng cách vận chuyển thông tin về động lượng tuyến tính và góc của hạt dọc theo hai đường cong khác nhau qua sóng hấp dẫn và so sánh hai kết quả khác nhau.
Thứ ba xem xét cách sóng hấp dẫn ảnh hưởng đến sự dịch chuyển tương đối của hai hạt khi một trong các hạt có spin nội tại.
Mỗi trong số các vật quan sát này được các nhà nghiên cứu định nghĩa theo cách có thể đo được bằng máy dò. Các nhà nghiên cứu đã viết các quy trình phát hiện độ lệch đường cong và các hạt kéo sợi “tương đối đơn giản để thực hiện”, chỉ cần “một phương tiện đo tách và cho các nhà quan sát theo dõi gia tốc tương ứng của chúng”.
Việc phát hiện tính toàn diện có thể quan sát được sẽ khó khăn hơn, họ viết, “yêu cầu hai nhà quan sát đo độ cong cục bộ của không thời gian (có khả năng bằng cách tự mang theo máy dò sóng hấp dẫn nhỏ).” Các nhà nghiên cứu cho biết với kích thước cần thiết để LIGO phát hiện ngay cả một sóng hấp dẫn, khả năng phát hiện các vật quan sát toàn diện nằm ngoài tầm với của khoa học hiện tại.
Flanagan nói: “Nhưng chúng tôi đã thấy rất nhiều điều thú vị đã có với sóng hấp dẫn và chúng tôi sẽ thấy nhiều hơn nữa. Thậm chí còn có kế hoạch đưa máy dò sóng hấp dẫn vào không gian nhạy cảm với các nguồn khác nhau so với LIGO”.
Cũng đóng góp là Abraham Harte, Đại học Thành phố Dublin, Ireland; và David Nichols, Đại học Amsterdam, Hà Lan.
Công trình này được hỗ trợ bởi Quỹ khoa học quốc gia và Tổ chức nghiên cứu khoa học Hà Lan.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Cornell . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :