2016. február 11-én a Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) kutatói bejelentették a gravitációs hullámok első észlelését. Ez a fejlemény, amely megerősítette az Einstein általános relativitáselméletének egy évszázaddal ezelőtti előrejelzését, új kutatási lehetőségeket nyitott meg a kozmológusok és az asztrofizikusok számára. Ez egyben a Monash Egyetem kutatóinak vízgyűjtője, akik fontos szerepet játszottak a felfedezésben.
És most, valamivel több mint egy évvel később, a Monash Asztrofizikai Központ kutatói egy másik potenciális kinyilatkoztatást jelentettek be. A gravitációs hullámok folyamatban lévő tanulmányaik alapján a csoport a közelmúltban javaslatot tett egy „árva emlék” néven ismert elméleti koncepcióra. Ha igaz, ez a koncepció forradalmasíthatja a gondolkodásmódot a gravitációs hullámokról és a téridőről.
A Monash Asztrofizikai Központ kutatói a LIGO Tudományos Együttműködés (LSC) néven szerepelnek - egy olyan tudóscsoportban, amely a gravitációs hullámok vizsgálatához szükséges hardver és szoftver fejlesztésére törekszik. A detektálások ellenőrzésére szolgáló rendszer létrehozása mellett a csoport kulcsszerepet játszott az adatok elemzésében - az összegyűjtött adatok megfigyelésében és értelmezésében -, valamint a LIGO tükrök megtervezésében is szerepet játszott.
A LIGO és más kísérletek (például a Szűz Interferométer) megfigyelésén túlmenően a kutatócsoport arra törekedett, hogy megvizsgálja, hogyan lehetne tovább fejleszteni ezeket a detektorok képességeit a gravitációs hullámok „memóriájának” megtalálásával. Az ezt az elméletet leíró tanulmányt nemrégiben tették közzé a Fizikai áttekintő levelek cím alatt: „Gravitációs hullámmemória észlelése szülőjelek nélkül”.
Új elméletük szerint az űridő nem tér vissza normál állapotába, miután egy kataklizmikus esemény gravitációs hullámokat generált, amelyek azt kinyújtják. Ehelyett megfeszülten marad, amelyet „árva memóriának” neveznek - az „árva” szó arra utal, hogy a “szülő hullám” közvetlenül nem észlelhető. Noha ezt a hatást még nem kell megfigyelni, ez nagyon érdekes lehetőségeket nyithat meg a gravitációs hullám kutatására.
Jelenleg olyan detektorok, mint a LIGO és a Szűz, csak bizonyos frekvenciákon képesek felismerni a gravitációs hullámok jelenlétét. Mint ilyen, a kutatók csak bizonyos típusú események által keltett hullámokat tudnak megvizsgálni, és visszavezethetik a forrásra. Ahogyan Lucy McNeill, a Monash Asztrofizikai Központ kutatója és a cikk vezető szerzője mondta, a közelmúltbeli egyetemi sajtóközleményben mondta:
„Ha egzotikus források vannak a gravitációs hullámokból, például mikro-fekete lyukakról, akkor a LIGO nem hallja azokat, mert túl magas frekvenciájúak. De ez a tanulmány azt mutatja, hogy a LIGO felhasználható az univerzum kipróbálására olyan gravitációs hullámok esetében, amelyeket egykor láthatatlannak tartottak. "
Amint azt a kutatásukban jelezték, a nagyfrekvenciás gravitációs hullámú kitörések (azaz azok, amelyek a kilohertz tartományba esnek vagy annál alacsonyabbak) olyan árva memóriát eredményeznének, amelyet a LIGO és a Szűz detektorok képesek felvenni. Ez nemcsak az ezen detektorok sávszélességét exponenciálisan növeli, hanem lehetőséget kínál arra, hogy a korábbi, észrevétlenül vett keresések során bizonyítékot találjanak a gravitációs hullámkitörésekről.
Dr. Eric Thrane, a Monash Fizika és Csillagászat Iskolájának oktatója, valamint az LSC csapatának tagja, szintén az új tanulmány társszerzője volt. Mint mondta: "Ezek a hullámok megnyithatják az utat a fizika tanulmányozásához, amely jelenleg nem érhető el a technológiánk számára."
De amint elismerik tanulmányukban, valószínűleg még nem léteznek ilyen források, és további kutatásokra van szükség annak megerősítéséhez, hogy az „árva emlék” valóban valóságos. Mindazonáltal fenntartják, hogy a magas frekvenciájú források keresése hasznos módszer az új fizika kipróbálására, és csak felfedheti azokat a dolgokat, amelyeket nem számítottunk találni.
„Kívánatos egy dedikált gravitációs hullámú memóriakeresés. Nagyobb érzékenységű lesz a jelenlegi sorozatkeresésekhez képest ”- állítják. "Ezenkívül egy dedikált keresés segítségével meghatározzuk, hogy az észlelési jelölt megfelel-e a memória-robbanásnak, ellenőrizve, hogy a maradványok (a jel kivonása után) megfelelnek-e a Gauss zajnak."
Sajnos az ilyen kereséseknek meg kell várniuk az Advanced LIGO kísérlet javasolt utódját. Ide tartoznak az Einstein teleszkóp és a Cosmic Explorer, két javasolt harmadik generációs gravitációs hullámdetektor. Attól függően, hogy a jövőbeli felmérések milyen eredményeket tapasztalnak, felfedezhetjük, hogy az űrtartalom nem csak a gravitációs hullámok létrehozásától terjed ki, hanem a „nyújtási jeleket” viseli is annak igazolására!
