Учени разработиха съвсем нов начин за измерване на гравитационните вълни

Досега учените описваха гравитационните вълни в статичен модел на космоса. Физици от Германия разработиха нов метод, който отчита разширяването на нехомогенната Вселена. Научната работа дава възможност да се правят прогнози, които не зависят от произволен избор на координатна система, и е особено важна за търсенето на първични гравитационни вълни и за анализа на астрономически данни.

Откриването на гравитационните вълни – едва доловими изкривявания в тъканта на пространство-времето, дължащи се на движението на свръхмасивни обекти – даде възможност на астрономите да наблюдават космическите събития независимо от светлината. През последното десетилетие изследователите се ориентираха добре в тълкуването на вълните, разпространяващи се в празни, относително тихи области на пространството. В такива случаи вълните могат да се отделят от фона и да се разглеждат самостоятелно.

Космологията обаче разглежда Вселената като цяло, с всички галактики, черни дупки и широкомащабни структури. От тази гледна точка фонът не е статичен. Вселената се разширява, материята е неравномерно разпределена и малките флуктуации в плътността и движението влияят на пространство-времето. В такава динамична среда е трудно да се определи къде свършва фонът и къде започват гравитационните вълни.

Екип от учени от Университета Лайбниц е разработил решение на този проблем, съобщава Scitech Daily. Те предлагат гравитационната вълна да се определя не чрез абстрактни математически компоненти, а чрез това, което детекторът действително измерва. Моделът разглежда две свободно падащи маси, свързани с лъч светлина. Когато между тях премине гравитационна вълна, времето за пътуване на светлината между обектите леко се променя. Тази промяна води до измеримо изместване на времето или честотата.

Изследователите извеждат тази наблюдаема величина по независим от координатите начин, като отчитат ефектите на космическите флуктуации до втори порядък. С други думи, те са измислили как да опишат сигнала от детектора, без да бъркат реалния физически ефект с артефакт на математическия език, използван за описание на Вселената.

„Детекторите на гравитационни вълни измерват разликите в честотите и времето на пристигане на светлинните лъчи“, казва Гилем Доменек, водещ автор на изследването. – ‘Ние точно изчислихме тези величини в разширяващото се пространство-време и ясно отделихме действително измеримото от ефектите, които зависят от математическото описание. Това гарантира, че теоретичните прогнози за бъдещи експерименти са строги и надеждни.“

Новият подход е особено полезен за търсене на първични гравитационни вълни и други фини сигнали, разпространяващи се във Вселената. Регистрирането на вълненията в тъканта на пространство-времето, предсказани от Алберт Айнщайн още преди век, традиционно се свързва с колосални по мащаб и цена научни съоръжения. Успехът на този изследователски екип е ясен индикатор, че голямата наука постепенно се освобождава от зависимостта си от гигантски и тромави мегаструктури