|
Проверка общей теории относительности Эйнштейна
|
|
|
|
Для тех, кто наблюдает за гравитационными волнами, исходящими из Вселенной, GW250114 - отличный вариант. Это самый четкий на сегодняшний день гравитационно-волновой сигнал от слияния двойных черных дыр, и он дает исследователям возможность проверить теорию гравитации Альберта Эйнштейна, известную как общая теория относительности.
|
|
|
|
"Что удивительно, так это то, что это событие практически идентично первому, которое мы наблюдали 10 лет назад, GW150914. Причина, по которой это стало намного яснее, заключается исключительно в том, что наши детекторы стали намного точнее за последние 10 лет", - сказал физик из Корнелла Киф Митман, научный сотрудник НАСА "Хаббл" в Корнелльском центре астрофизики и планетологии при Колледже искусств и наук.
|
|
|
|
Митман является соавтором статьи, в которой анализируется волна, "Спектроскопия черных дыр и проверка общей теории относительности с помощью GW250114", опубликованной в журнале Physical Review Letters. Он был написан в сотрудничестве с LIGO Scientific Collaboration, Virgo Collaboration в Италии и KAGRA Collaboration в Японии. Исследователи Корнелла являются ведущими участниками проекта LIGO-VIRGO-KAGRA с момента его начала в начале 1990-х годов.
|
|
|
|
|
|
|
Это знаменательное открытие гравитационных волн
|
|
|
|
Гравитационная волна GW250114, пульсация в пространстве-времени, вызванная столкновением двух черных дыр, достигла американских лазерных интерферометрических гравитационно-волновых обсерваторий (LIGO) 14 января 2025 года. Каждая волна пронумерована по дате ее обнаружения, и команда LIGO-VIRGO-KAGRA объявила об этом в сентябре 2025 года. Митман и его коллеги обнаружили в своем анализе, что это соответствует общей теории относительности, хотя они и другие исследователи предполагают, что не все столкновения с двойными черными дырами происходят, что дает возможность исследовать фундаментальные законы физики.
|
|
|
|
По словам Митмана, когда две черные дыры сливаются, столкновение звучит подобно удару колокола, издавая специфические звуки, характеризующиеся двумя числами: частотой колебаний и временем затухания. Если вы измерите один тон в данных о столкновении, вы можете рассчитать массу и вращение черной дыры, образовавшейся в результате столкновения. Но если вы измеряете два или более тона в данных — что позволяет сделать такой четкий сигнал, как GW250114, — каждый из них фактически дает вам разные значения массы и спина в соответствии с общей теорией относительности.
|
|
|
|
"Если эти два измерения согласуются друг с другом, вы эффективно подтверждаете общую теорию относительности", - сказал Митман. "Но если вы измеряете два тона, которые не совпадают по массе и вращению, вы можете начать исследовать, насколько сильно вы отклонились от предсказаний общей теории относительности".
|
|
Проверка теории Эйнштейна с помощью звуковых сигналов
|
|
|
|
GW250114 был достаточно понятен для исследователей, чтобы измерить два тона и ограничить третий. Все они согласны с общей теорией относительности Эйнштейна.
|
|
|
|
А что, если бы они этого не сделали?
|
|
|
|
"Тогда нам, физикам, пришлось бы проделать большую работу, чтобы попытаться объяснить, что происходит и какой должна быть истинная теория гравитации в нашей Вселенной", - сказал Митман. Он и его коллеги полагают, что, возможно, будущие гравитационные волны выйдут за рамки общей теории относительности Эйнштейна, что даст представление о нерешенных вопросах.
|
|
В поисках признаков квантовой гравитации
|
|
|
|
Физики подозревают, что общая теория относительности Эйнштейна в какой-то момент неверна, потому что она не учитывает многие явления во Вселенной, связанные с гравитацией, такие как темная энергия и темная материя, сказал Митман. Кроме того, общая теория относительности рушится, когда физики пытаются привести ее в соответствие с физикой, которую они используют для описания квантовой реальности.
|
|
|
|
"Должен быть какой-то способ разрешить этот парадокс, чтобы привести нашу теорию гравитации в соответствие с нашей теорией квантовой механики", - сказал Митман. "Исходя из этого, мы ожидаем, что произойдет некоторое отклонение от классического предсказания Эйнштейна, когда вы можете увидеть признаки квантовой гравитации, накладывающие отпечаток на эти сигналы гравитационных волн.
|
|
|
|
"Есть надежда, что однажды мы увидим эти отклонения, и это поможет нам понять, какой может быть истинная теория квантовой гравитации".
|
|
|
|
Источник
|
