2016年首次发现的引力波为宇宙提供了一个新的窗口,有可能告诉我们从大爆炸之后的时间到星系中心的最近事件。

虽然数十亿美元的激光干涉引力波天文台(LIGO)探测器全天24小时观测引力波穿过地球,但新的研究显示,这些波浪留下了大量的“记忆”,即使在它们'之后也可以帮助探测它们。我过去了。

“在引力波过去之后,引力波可以给探测器带来永久性的变化是广义相对论的一个相当不同寻常的预测,”博士候选人亚历山大·格兰特说,“持久引力波观测:一般框架”,4月出版26 物理评论d。

物理学家早就知道引力波会沿着它们的路径在粒子上留下记忆,并且已经确定了五个这样的记忆。研究人员现在已经发现引力波传递的三个后遗症,即“持久的引力波可观测量”,它有朝一日可以帮助识别穿过宇宙的波浪。

格兰特说,每个新的可观测量都提供了不同的方法来确认广义相对论,并提供了对引力波内在属性的深入了解。

研究人员说,这些属性可以帮助从宇宙微波背景中提取信息 - 宇宙大爆炸留下的辐射。

“我们没有预料到可以观察到的丰富性和多样性,”Edward L. Nichols教授,物理学主席和天文学教授ÉannaFlanagan说。

“对于这项研究,令我惊讶的是,不同的想法有时会出乎意料地相关,”格兰特说。“我们考虑了各种各样的不同观察者,发现通常要了解一个,你需要了解另一个。”

研究人员确定了三个可观测量,这些可观测量显示了引力波在时空中的平坦区域中的影响,该引力波经历了一系列引力波,之后它再次返回到一个平坦的区域。第一个可观察到的“曲线偏差”是两个加速观测者彼此分开的程度,与具有相同加速度的观测者在不受引力波干扰的平坦空间中彼此分离的情况相比。

通过引力波沿两条不同的曲线传输粒子的线性和角动量信息,并比较两种不同的结果,得到第二个可观察的“全息”。

第三部分研究当一个粒子具有内在自旋时,引力波如何影响两个粒子的相对位移。

这些可观测量中的每一个都是由研究人员以可以通过探测器测量的方式定义的。研究人员写道,曲线偏差和旋转粒子的检测程序“相对简单易行”,只需要“一种测量分离和观察者跟踪各自加速度的方法”。

他们写道,检测到可观察到的完整性将更加困难,“需要两个观察者来测量时空的局部曲率(可能通过携带小的引力波探测器本身)。” 研究人员说,鉴于LIGO甚至可以检测到一个引力波所需的大小,检测全息可观测量的能力超出了当前科学的范围。

“但是我们已经看到很多令人兴奋的东西已经引力波,我们会看到更多。甚至有计划在太空中放置一个引力波探测器,它对LIGO的不同来源敏感,”弗拉纳根说。

爱尔兰都柏林城市大学亚伯拉罕哈特也做出了贡献; 和荷兰阿姆斯特丹大学的David Nichols。