Den 11 februari 2016 meddelade forskare vid Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) den första upptäckten av gravitationsvågor. Denna utveckling, som bekräftade en förutsägelse gjord av Einsteins teori om allmän relativitet ett sekel tidigare, öppnade nya vägar till forskning för kosmologer och astrofysiker. Det var också ett vattendrag för forskare vid Monash University, som spelade en viktig roll i upptäckten.
Och nu, drygt ett år senare, har ett team av forskare från Monash Center for Astrophysics meddelat ytterligare en potentiell uppenbarelse. Baserat på deras pågående studier av gravitationsvågor föreslog teamet nyligen ett teoretiskt koncept som kallas ”föräldralöst minne”. Om det är sant, kan detta koncept revolutionera vårt sätt att tänka på gravitationsvågor och rymdtid.
Forskare från Monash Center for Astrophysics är en del av det som kallas LIGO Scientific Collaboration (LSC) - en grupp forskare som ägnar sig åt att utveckla hårdvara och mjukvara som behövs för att studera gravitationsvågor. Förutom att skapa ett system för att kontrollera detekteringar spelade teamet en nyckelroll i dataanalysen - att observera och tolka de data som samlats in - och var också instrument för utformningen av LIGO-speglarna.
När man tittade bortom vad LIGO och andra experiment (som Virgo Interferometer) observerade försökte forskargruppen ta itu med hur dessa detektorers kapacitet kunde utvidgas ytterligare genom att hitta ”minnet” på gravitationsvågor. Studien som beskriver denna teori publicerades nyligen i Fysiska granskningsbrev under titeln ”Detektera gravitationella vågminne utan föräldersignaler”.
Enligt deras nya teori återvänder inte rymdtiden till sitt normala tillstånd efter att en kataklysmisk händelse genererar gravitationsvågor som får den att sträcka ut. Istället förblir det utsträckt, vilket de kallar ”föräldraledigt minne” - ordet ”föräldralösa” som antyder att ”föräldravågen” inte är direkt detekterbar. Även om denna effekt ännu inte har observerats, kan den öppna upp några mycket intressanta möjligheter för gravitationsvågforskning.
För närvarande kan detektorer som LIGO och Jungfrun bara urskilja närvaron av gravitationsvågor vid vissa frekvenser. Som sådan kan forskare bara studera vågor som genereras av specifika typer av händelser och spåra dem tillbaka till deras källa. Som Lucy McNeill, en forskare från Monash Center for Astrophysics och huvudförfattaren på tidningen, sa i ett nyligen pressmeddelande från universitetet:
”Om det finns exotiska källor till gravitationsvågor där ute, till exempel från mikrosvart hål, skulle LIGO inte höra dem eftersom de är för högfrekventa. Men denna studie visar att LIGO kan användas för att undersöka universumet efter gravitationsvågor som en gång ansågs vara osynliga för det. ”
Som de indikerar i sin studie skulle högfrekventa gravitationsvågskurar (dvs sådana som ligger i eller under kilohertz-intervallet) producera föräldralösa minne som LIGO- och Virgo-detektorerna skulle kunna ta upp. Detta skulle inte bara öka bandbredden för dessa detektorer exponentiellt, utan öppna upp möjligheten att hitta bevis på tyngdkraftsvågor i tidigare sökningar som gick obemärkt.
Dr Eric Thrane, föreläsare vid Monash School of Physics and Astronomy och en annan medlem av LSC-teamet, var också en av medförfattarna till den nya studien. Som han sade: "Dessa vågor kan öppna vägen för att studera fysik som för närvarande är otillgänglig för vår teknik."
Men som de medger i sin studie kanske sådana källor inte ens existerar och mer forskning behövs för att bekräfta att ”föräldralösa minne” i själva verket är verkligt. Ändå hävdar de att sökning efter högfrekventa källor är ett användbart sätt att söka efter ny fysik, och det kanske bara avslöjar saker som vi inte förväntade oss hitta.
”En dedikerad gravitationsvågsminnesökning är önskvärd. Det kommer att ha förbättrad känslighet jämfört med nuvarande burst-sökningar, ”säger de. "Vidare kan en dedikerad sökning användas för att bestämma om en detekteringskandidat överensstämmer med en minnesbristning genom att kontrollera om resterna (efter signal subtraktion) är förenliga med gaussiska brus."
Tyvärr kan sådana sökningar vänta på de föreslagna efterträdarna till Advanced LIGO-experimentet. Dessa inkluderar Einstein Telescope och Cosmic Explorer, två föreslagna tredje generationens gravitationsvågdetektorer. Beroende på vad framtida undersökningar hittar, kan vi upptäcka att rymden inte bara sträcker sig från skapandet av gravitationsvågor, utan också bär "sträckmärken" för att bevisa det!
