Откриването на постоянен гравитационно-вълнов фон от изследователи от Северноамериканската нано-херцова обсерватория за гравитационни вълни (NANOGrav), за което бе съобщено вчера, може да доведе до революция в разбирането ни за Вселената и нейния произход.
Гравитационните вълни, предсказани за пръв път от Алберт Айнщайн в неговата Обща теория на относителността, представляват пулсации в тъканта на пространство-времето, причинени от ускорението на масивни обекти. Откриването на тези вълни е важен приоритет на астрофизиката след първото пряко наблюдение от Лазерната интерферометрична гравитационно-вълнова обсерватория (LIGO) през 2015 г. Обаче GWB, открит от NANOGrav, е съвсем различно явление.
Затова нека разгледаме петте най-важни начина, по които това откритие прави революция в разбирането ни за Вселената.
НОВА ЕРА В АСТРОНОМИЯТА НА ГРАВИТАЦИОННИТЕ ВЪЛНИ
Откриването на Гравитационно-вълновия фон (GWB) от Северноамериканската нано-херцова обсерватория за гравитационни вълни (NANOGrav) бележи значителен етап в астрономията на гравитационните вълни. За разлика от отделните събития на гравитационни вълни, открити от LIGO, GWB е постоянен, "бръмчащ" сигнал, получен от безброй неразличими източници. Д-р Сара Бърк-Сполар, член на екипа на NANOGrav, го оприличава на "симфония на Вселената". Това откритие поставя началото на нова ера в астрономията на гравитационните вълни, в която можем да слушаме космическата симфония и да разкриваме тайните на Вселената.
РАЗКРИВАНЕ НА ТАНЦА НА СВРЪХМАСИВНИТЕ ЧЕРНИ ДУПКИ
Смята се, че GWB се състои основно от гравитационни вълни от двойки свръхмасивни черни дупки, които се движат спираловидно една към друга. Тези космически чудовища, всяко от които е милиони или милиарди пъти по-голямо от масата на нашето слънце, отдавна са обект на интерес и изследване. Откриването на GWB предоставя уникална възможност за изучаване на тези двойки черни дупки, предлагайки прозрения за тяхното поведение, разпространението им във Вселената и процесите, свързани с тяхното формиране и еволюция.
ИЗСЛЕДВАНЕ НА РАННАТА ВСЕЛЕНА
GWB потенциално може да представлява прозорец към ранната Вселена, включително към ерата на космическата инфлация - кратък период непосредствено след Големия взрив, когато Вселената се е разширявала с изумителна скорост. Както обяснява д-р Киара Мингарели (Chiara Mingarelli), учен от Центъра за изчислителна астрофизика към Института "Флатирон", " Гравитационно-вълновият фон може да бъде съкровищница от информация за ранната Вселена". Това би могло да промени разбирането ни за Големия взрив и последвалата еволюция на Вселената.
ТЕСТВАНЕ НА ГРАНИЦИТЕ НА ОБЩАТА ТЕОРИЯ НА ОТНОСИТЕЛНОСТТА
Общата теория на относителността на Айнщайн, която предсказва съществуването на гравитационни вълни, е преминала всички изпитания досега. Откриването на гравитационно-вълновия фон обаче би могло да предостави ново поле за проверка на тази теория. Д-р Мингарели предполага, че GWB може да ни помогне да "проверим границите на Общата теория на относителността на Айнщайн". Това потенциално би могло да доведе до нови прозрения за естеството на гравитацията и основните закони на физиката.
РАЗГАДАВАНЕ НА ТАЙНИТЕ НА ТЪМНАТА МАТЕРИЯ И ТЪМНАТА ЕНЕРГИЯ
Тъмната материя и тъмната енергия са две от най-големите загадки в съвременната физика. Заедно те съставляват около 95 % от Вселената, но ние знаем много малко за тях. GWB може да даде нови сведения за тези неуловими явления. Както посочва д-р Мингарели, GWB може да ни помогне да разберем природата на тъмната материя и тъмната енергия. Това може да има дълбоки последици за разбирането ни за Вселената и нейната крайна съдба.
Откриването на GWB от NANOGrav е промяна на правилата на играта в областта на астрофизиката. Все пак изследователите предупреждават, че откриването на GWB трябва да бъде потвърдено от независими наблюдения и че предстои още много работа, за да се разбере по-пълно неговото значение.
Независимо от това, това откритие подчертава значението на търпението, сътрудничеството и прецизното събиране на данни в научните изследвания. По-важното е, че то подчертава силата на гравитационните вълни като инструмент за разбиране на Вселената - от танца на свръхмасивните черни дупки до най-ранните моменти на Големия взрив. Докато продължаваме да се вслушваме в "космическата симфония", кой знае какви други тайни можем да разкрием; може би това ще ни помогне да развием по-добро разбиране за нашето място в мистериозния космос.
