Auf 11. Februar 2016 , Wissenschaftler an der Laser-Interferometer-Gravitationswellen-Observatorium (LIGO) gab den ersten Nachweis von Gravitationswellen bekannt. Diese Entwicklung, die eine Vorhersage von Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie ein Jahrhundert zuvor eröffnete Kosmologen und Astrophysikern neue Wege der Forschung. Es war auch ein Wendepunkt für Forscher der Monash University, die eine wichtige Rolle bei der Entdeckung spielten.
Und jetzt, etwas mehr als ein Jahr später, hat ein Forscherteam der Monash Center for Astrophysics hat eine weitere potenzielle Enthüllung angekündigt. Basierend auf ihren laufenden Studien zu Gravitationswellen schlug das Team kürzlich ein theoretisches Konzept vor, das als „Orphan Memory“ bekannt ist. Wenn das stimmt, könnte dieses Konzept unsere Denkweise über Gravitationswellen und Raumzeit revolutionieren.
Forscher des Monash Center for Astrophysics sind Teil des sogenannten LIGO Wissenschaftliche Zusammenarbeit (LSC) – eine Gruppe von Wissenschaftlern, die sich der Entwicklung der Hardware und Software widmet, die zum Studium von Gravitationswellen erforderlich sind. Neben der Entwicklung eines Systems zur Überprüfung von Erkennungen spielte das Team eine Schlüsselrolle bei der Datenanalyse – der Beobachtung und Interpretation der gesammelten Daten – und war auch maßgeblich am Design der LIGO-Spiegel beteiligt.
Über das hinausschauen, was LIGO und andere Experimente (wie die Jungfrau-Interferometer ) beobachtete, suchte das Forschungsteam nach Möglichkeiten, die Fähigkeiten dieser Detektoren durch das Auffinden des „Gedächtnisses“ von Gravitationswellen weiter zu erweitern. Die Studie, die diese Theorie beschreibt, wurde kürzlich in der veröffentlichtPhysische Überprüfungsschreibenunter dem Titel ' Erkennen des Gravitationswellengedächtnisses ohne Elternsignale '.
Nach ihrer neuen Theorie kehrt die Raumzeit nicht in ihren Normalzustand zurück, nachdem ein katastrophales Ereignis Gravitationswellen erzeugt, die sie ausdehnen. Stattdessen bleibt es gestreckt, was sie als „Orphan Memory“ bezeichnen – das Wort „Waise“ spielt darauf an, dass die „Elternwelle“ nicht direkt nachweisbar ist. Dieser Effekt muss zwar noch beobachtet werden, könnte aber einige sehr interessante Möglichkeiten für die Gravitationswellenforschung eröffnen.
Derzeit können Detektoren wie LIGO und Virgo nur das Vorhandensein von Gravitationswellen bei bestimmten Frequenzen erkennen. Daher können Forscher nur Wellen, die von bestimmten Arten von Ereignissen erzeugt werden, untersuchen und sie bis zu ihrer Quelle zurückverfolgen. Wie Lucy McNeill, eine Forscherin des Monash Center for Astrophysics und Hauptautorin des Artikels, kürzlich in einer Pressemitteilung :
„Wenn es exotische Quellen von Gravitationswellen gibt, zum Beispiel von Mikro-Schwarzen Löchern, würde LIGO sie nicht hören, weil sie zu hochfrequent sind. Aber diese Studie zeigt, dass LIGO verwendet werden kann, um das Universum nach Gravitationswellen zu untersuchen, die einst für unsichtbar gehalten wurden.“
Die beiden Einrichtungen von LIGO in Livingston, Louisiana, und Hanford, Washington. Bildnachweis: ligo.caltech.edu
Wie sie in ihrer Studie zeigen, würden hochfrequente Gravitationswellenausbrüche (d. Dies würde nicht nur die Bandbreite dieser Detektoren exponentiell erhöhen, sondern auch die Möglichkeit eröffnen, bei früheren Suchen, die unbemerkt blieben, Hinweise auf Gravitationswellenausbrüche zu finden.
Dr. Eric Thrane, Dozent an der Monash School of Physics and Astronomy und ebenfalls Mitglied des LSC-Teams, war auch einer der Co-Autoren der neuen Studie. Als er angegeben , „Diese Wellen könnten den Weg für das Studium der Physik ebnen, die unserer Technologie derzeit nicht zugänglich ist.“
Aber wie sie in ihrer Studie zugeben, gibt es solche Quellen möglicherweise nicht einmal, und es sind weitere Untersuchungen erforderlich, um zu bestätigen, dass das „verwaiste Gedächtnis“ tatsächlich real ist. Nichtsdestotrotz behaupten sie, dass die Suche nach Hochfrequenzquellen ein nützlicher Weg ist, um nach neuer Physik zu suchen, und es könnte einfach Dinge aufdecken, die wir nicht erwartet hatten.
„Eine dedizierte Gravitationswellen-Speichersuche ist wünschenswert. Es wird eine erhöhte Empfindlichkeit im Vergleich zu aktuellen Burst-Suchen haben“, sagen sie. „Außerdem kann eine dedizierte Suche verwendet werden, um zu bestimmen, ob ein Erkennungskandidat mit einem Speicherburst übereinstimmt, indem überprüft wird, ob die Residuen (nach der Signalsubtraktion) mit dem Gaußschen Rauschen übereinstimmen.“
Leider müssen solche Suchen möglicherweise auf die vorgeschlagenen Nachfolger des Advanced LIGO-Experiments warten. Dazu gehören die Einstein-Teleskop und Cosmic Explorer, zwei vorgeschlagene Gravitationswellendetektoren der dritten Generation. Je nachdem, was zukünftige Umfragen ergeben, können wir feststellen, dass die Raumzeit nicht nur von der Entstehung von Gravitationswellen ausgeht, sondern auch die „Streckenspuren“ trägt, um dies zu beweisen!
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