Den 11. februar 2016 annoncerede forskere ved Laser Interferometer Gravitations-Wave Observatory (LIGO) den første detektion af gravitationsbølger. Denne udvikling, som bekræftede en forudsigelse foretaget af Einsteins teori om generel relativitet et århundrede før, åbnede nye muligheder for forskning for kosmologer og astrofysikere. Det var også et farvande for forskere ved Monash University, der spillede en vigtig rolle i opdagelsen.
Og nu, lidt over et år senere, har et team af forskere fra Monash Center for Astrophysics annonceret en anden potentiel åbenbaring. Baseret på deres igangværende undersøgelser af tyngdekraftsbølger foreslog teamet for nylig et teoretisk koncept kendt som ”forældreløs hukommelse”. Hvis det er sandt, kan dette koncept revolutionere den måde, vi tænker på tyngdekraftsbølger og rumtid.
Forskere fra Monash Center for Astrophysics er en del af det, der er kendt som LIGO Scientific Collaboration (LSC) - en gruppe forskere dedikeret til at udvikle den hardware og software, der er nødvendig for at studere tyngdekraftsbølger. Udover at skabe et system til kontrol af detekteringer, spillede teamet en nøglerolle i dataanalyse - observering og fortolkning af de indsamlede data - og var også medvirkende til designet af LIGO-spejle.
Ser man ud over hvad LIGO og andre eksperimenter (som Jomfruens interferometer) observerede, forsøgte forskerteamet at adressere, hvordan disse detektorers evner kunne udvides yderligere ved at finde ”hukommelsen” af tyngdekraftsbølger. Undersøgelsen, der beskriver denne teori, blev for nylig offentliggjort i Fysiske gennemgangsbrev under titlen “Detektering af tyngdekraftsbølgehukommelse uden forældresignaler”.
I henhold til deres nye teori vender rumtid ikke tilbage til sin normale tilstand, efter at en kataklysmisk begivenhed genererer gravitationsbølger, der får den til at strække sig ud. I stedet forbliver det strakt, som de omtaler som "forældreløs hukommelse" - ordet "forældreløs", der henviser til, at "forældrebølgen" ikke er direkte detekterbar. Selvom denne effekt endnu ikke er observeret, kan den åbne nogle meget interessante muligheder for gravitationsbølgeforskning.
På nuværende tidspunkt er detektorer som LIGO og Jomfru kun i stand til at skelne tilstedeværelsen af tyngdekraftsbølger ved bestemte frekvenser. Som sådan er forskere kun i stand til at studere bølger, der er genereret af specifikke begivenheder, og spore dem tilbage til deres kilde. Som Lucy McNeill, en forsker fra Monash Center for Astrophysics og hovedforfatteren på papiret, sagde i en nylig pressemeddelelse fra universitetet:
”Hvis der er eksotiske kilder til tyngdepunktbølger derude, for eksempel fra mikrosorte sorte huller, ville LIGO ikke høre dem, fordi de er for høyfrekvente. Men denne undersøgelse viser, at LIGO kan bruges til at undersøge universet efter gravitationsbølger, der engang blev antaget at være usynlige for det. ”
Som de antyder i deres undersøgelse, ville høyfrekvente gravitationsbølgesprængninger (dvs. dem, der er i eller under kilohertz-området) producere forældreløs hukommelse, som LIGO- og Jomfid-detektorerne ville være i stand til at samle op. Dette ville ikke kun øge båndbredden for disse detektorer eksponentielt, men åbne muligheden for at finde bevis på tyngdekraftsbølger i tidligere søgninger, der gik ubemærket hen.
Dr. Eric Thrane, en lektor ved Monash School of Physics and Astronomy og en anden medlem af LSC-teamet, var også en af medforfatterne til den nye undersøgelse. Som han sagde, "Disse bølger kunne åbne vejen for at studere fysik, der i øjeblikket er utilgængelig for vores teknologi."
Men som de indrømmer i deres undersøgelse, findes sådanne kilder muligvis ikke engang, og der er behov for mere forskning for at bekræfte, at ”forældreløs hukommelse” faktisk er reel. Ikke desto mindre fastholder de, at søgning efter højfrekvente kilder er en nyttig måde at undersøge efter ny fysik, og det kan muligvis afsløre ting, vi ikke forventede at finde.
”En dedikeret hukommelsessøgning med gravitationsbølger er ønskelig. Det vil have forbedret følsomhed sammenlignet med aktuelle burst-søgninger, ”siger de. "Yderligere kan en dedikeret søgning bruges til at bestemme, om en detekteringskandidat er konsistent med en hukommelses burst, ved at kontrollere for at se, om resterne (efter signal subtraktion) er i overensstemmelse med gaussisk støj."
Desværre kan sådanne søgninger muligvis vente på de foreslåede efterfølgere til Advanced LIGO-eksperimentet. Disse inkluderer Einstein-teleskopet og Cosmic Explorer, to foreslåede tredje generation af tyngdekraftsbølgedetektorer. Afhængigt af hvad fremtidige undersøgelser finder, kan vi opdage, at rumtid ikke kun strækker sig fra skabelsen af tyngdekraftsbølger, men også bærer "strækmærkerne" for at bevise det!
