Den 11 februari 2016 gjorde forskare vid Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) historia när de meddelade den första upptäckten av gravitationsvågor. Ursprungligen förutsagda gjorda av Einsteins teori om allmän relativitet ett sekel tidigare, dessa vågor är i huvudsak krusningar i rymden som bildas av stora astronomiska händelser - till exempel sammanslagningen av ett binärt svart hålpar.
Denna upptäckt öppnade inte bara ett spännande nytt forskningsfält utan har öppnat dörren till många spännande möjligheter. En sådan möjlighet, enligt en ny studie från ett team av ryska forskare, är att gravitationsvågor kan användas för att överföra information. På ungefär samma sätt som elektromagnetiska vågor används för att kommunicera via antenner och satelliter kan kommunikationens framtid vara gravitationsbaserad.
Studien, som nyligen dök upp i den vetenskapliga tidskriften Klassisk och kvantvikt, leddes av Olga Babourova, professor vid Moskvas pedagogiska statsuniversitet (MPSU), och inkluderade medlemmar från Moskva Automobile and Road Construction State Technical University (MADI) och Peoples 'Friendship University of Ryssland (RUDN).
För sin studie genomförde teamet en trestegsstudie för att avgöra om GW: er kunde kodas och användas för att överföra information. I det första steget analyserade de GW: s egenskaper i ett generaliserat affin-metriskt utrymme (en tredimensionell algebraisk konstruktion som är oberoende av vektorer eller ursprungspunkter). Detta liknar hur egenskaperna hos elektromagnetiska vågor (och General Relativity) utvärderas med hjälp av den fyrdimensionella grenrören känd som Minowski rymdtid.
Detta gjorde det möjligt för teamet att gå från sin matematiska tolkning av GW till deras beskrivning i verkligt utrymme. I det andra steget försökte forskarna att avgöra om olika tidsfunktioner skulle förändras i processen för vågens distribution. Vad de fann var att egenskaperna hos en våg kunde ställas in på källan och sedan avkodas oförändrad vid en andra källa.
I det tredje steget testade forskarna för att se om deras icke-metriska struktur av gravitationella vågor skulle kunna användas för att koda en informationssignal. Från detta bestämde de att av de fyra dimensionerna av en våg (tre rumsliga dimensioner och en tidsdimension), tre skulle kunna användas för att koda en informationssignal med endast en funktion medan den fjärde kunde kodas med två funktioner.
Som Nina V. Markova - lektor vid C.M. Nikolsky Mathematical Institute, en anställd i RUDN och en medförfattare till studien - sammanfattas i ett nyligen pressmeddelande från RUDN:
"Vi fann att vågor som inte är metriska kan överföra data på liknande sätt som de nyligen upptäckta krökningsvågorna, eftersom deras beskrivning innehåller godtyckliga funktioner med försenad tid som kan kodas i källan till sådana vågor (i en perfekt analogi med elektromagnetiska vågor)."
Sammantaget visade teamet att baserat på deras matematiska representation finns det funktioner med gravitationsvågor som förblir oundvikliga i processen för vågfördelning. Vad detta betyder är att det kan vara möjligt att koda information i dessa vågor på samma sätt som vi har använt elektromagnetiska vågor för att överföra kodad information via radiosignaler i över ett sekel.
Så om forskare kan utveckla en metod för att införliva information i en gravitationsvågkälla, kan de kommunicera den till vilken plats som helst i rymden utan förändring. Detta skulle ha enorma konsekvenser för kommunikationer i rymden, där satelliter och framtida rymdstationer kan överföra information med hjälp av radio, optiska och / eller gravitationsvågsignaler.
Ytterligare en spännande möjlighet för rymdutforskningens framtid. Och allt möjliggjordes tack vare ett område med vetenskaplig forskning som växte exponentiellt på bara några år.
