Astronomie gravitačních vln je velmi odlišná od astronomie elektromagnetického světla. Gravitační vlny jsou sice slabé a těžko zjistitelné, ale také procházejí hmotou s malým účinkem. V podstatě je hmotný vesmír pro gravitační vlny průhledný. To dělá z astronomie gravitačních vln mocný nástroj při studiu vesmíru. Ale je to stále v raných fázích a o tom, jak se chovají gravitační vlny, je toho hodně co se naučit.
Gravitační čočky. Zdroj: Caltech
Vezměme si například gravitační čočku. Dochází k němu, když se světlo ze vzdáleného objektu, jako je kvasar, mírně odchýlí, když prochází blízko galaxie nebo jiného masivního objektu. Gravitační zakřivení vytvořené hmotou galaxie funguje jako čočka, která dokáže zaostřit světlo kvasaru a vytvořit více obrazů kvasaru. K tomuto efektu dochází, protože světlo se šíří prostorem a časem, takže když je časoprostor pokřivený, je zkreslená i dráha světla.
Ale gravitační vlny jsou jiné. Spíše než fotony putující vesmírem jsou gravitační vlny zvlněním časoprostoru v časoprostoru. Lze je tedy vychylovat nebo čočkovat podobně jako světlo? Einsteinova teorie relativity předpovídá, že mohou být. Pokřivení prostoru mění způsob, jakým se gravitační vlny šíří, takže jsou také vychylovány. Tento účinek nebyl nikdy pozorován, ale nová studie pokryla data LIGO a Virgo a hledala jej.
Animované ilustrace gravitační vlny. Kredit: ESA–C.Carreau
Tým hledal několik účinků gravitační čočky na signály sloučení černých děr detekované LIGO a Virgo, jako jsou identická sloučení pocházející z mírně odlišných zdrojů nebo interferenční obrazec v gravitačních vlnách, který by byl způsoben dvěma snímky sloučení dosahující Země. v trochu jiných časech.
V posledním běhu dat obsahujícím 36 událostí sloučení tým nenašel žádný důkaz čočkovitých gravitačních vln. To není příliš překvapivé, vzhledem k velikosti vzorku. Ale tým ukázal, že je to možné vzhledem k současné technologii. Jak se budují nové observatoře gravitačních vln, jako je LISA, budou buď detekovány čočkové gravitační vlny, nebo budeme muset znovu prozkoumat Einsteinovu teorii.
Tento druh studia má obrovský potenciál zlepšit naše chápání vesmíru. V současné době nám gravitační čočka světla umožňuje vidět vzdálenější objekty, než bychom jinak viděli, a umožňuje nám měřit aspekty kosmologie, jako je expanze vesmíru. Světlo však může být zakryto nebo ztlumeno difúzním plynem a prachem mezi galaxiemi. Gravitační vlny nejsou tímto způsobem omezeny, takže gravitační čočky nám umožňují provádět přesná měření kosmologie. Mohlo by to také otestovat Einsteinovu teorii novými a rafinovanými způsoby. Obecná teorie relativity zatím prošla všemi testy, ale nová a zajímavá fyzika by mohla čekat na své objevení.
Odkaz:Abbott, R., a kol. “ Hledejte známky čoček v pozorováních gravitačních vln z první poloviny třetího pozorování LIGO-Virgo .'arXiv předtiskarXiv: 2105.06384 (2021).
