Am 11. Februar 2016 kündigten Wissenschaftler des Laserinterferometer-Gravitationswellenobservatoriums (LIGO) die erste Detektion von Gravitationswellen an. Diese Entwicklung, die eine Vorhersage bestätigte, die Einsteins Theorie der Allgemeinen Relativitätstheorie vor einem Jahrhundert gemacht hatte, eröffnete Kosmologen und Astrophysikern neue Forschungswege. 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 des Monash Center for Astrophysics eine weitere mögliche Entdeckung angekündigt. Basierend auf den laufenden Studien zu Gravitationswellen schlug das Team kürzlich ein theoretisches Konzept vor, das als „Orphan Memory“ bekannt ist. Wenn dies zutrifft, könnte dieses Konzept die Art und Weise revolutionieren, wie wir über Gravitationswellen und Raumzeit denken.
Forscher des Monash Center for Astrophysics sind Teil der sogenannten LIGO Scientific Collaboration (LSC) - einer Gruppe von Wissenschaftlern, die sich der Entwicklung der Hardware und Software widmen, die zur Untersuchung von Gravitationswellen erforderlich sind. Neben der Schaffung eines Systems zur Überprüfung von Überprüfungen spielte das Team eine Schlüsselrolle bei der Datenanalyse - Beobachtung und Interpretation der gesammelten Daten - und war auch maßgeblich am Design der LIGO-Spiegel beteiligt.
Über das hinaus, was LIGO und andere Experimente (wie das Virgo Interferometer) beobachteten, versuchte das Forscherteam herauszufinden, wie diese Detektorfähigkeiten weiter ausgebaut werden können, indem das „Gedächtnis“ von Gravitationswellen gefunden wird. Die Studie, die diese Theorie beschreibt, wurde kürzlich in der veröffentlicht Briefe zur körperlichen Überprüfung unter dem Titel „Gravitationswellenspeicher ohne Elternsignale erkennen“.
Nach ihrer neuen Theorie kehrt die Raumzeit nicht in ihren normalen Zustand zurück, nachdem ein katastrophales Ereignis Gravitationswellen erzeugt hat, die dazu führen, dass sie sich ausdehnt. Stattdessen bleibt es gestreckt, was sie als "verwaistes Gedächtnis" bezeichnen - das Wort "verwaist", das auf die Tatsache anspielt, dass die "Elternwelle" nicht direkt erkennbar ist. Obwohl dieser Effekt noch nicht beobachtet wurde, könnte er 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 untersuchen, die durch bestimmte Arten von Ereignissen erzeugt werden, und sie bis zu ihrer Quelle zurückverfolgen. Wie Lucy McNeill, eine Forscherin des Monash Center for Astrophysics und Hauptautorin des Papiers, kürzlich in einer Pressemitteilung der Universität sagte:
„Wenn es exotische Quellen für Gravitationswellen gibt, zum Beispiel von Mikro-Schwarzen Löchern, würde LIGO sie nicht hören, weil sie zu hochfrequent sind. Diese Studie zeigt jedoch, dass LIGO verwendet werden kann, um das Universum auf Gravitationswellen zu untersuchen, die einst für unsichtbar gehalten wurden. “
Wie sie in ihrer Studie angeben, würden hochfrequente Gravitationswellen-Bursts (d. H. Solche, die im oder unter dem Kilohertz-Bereich liegen) ein verwaistes Gedächtnis erzeugen, das die LIGO- und Virgo-Detektoren aufnehmen könnten. Dies würde nicht nur die Bandbreite dieser Detektoren exponentiell erhöhen, sondern auch die Möglichkeit eröffnen, Hinweise auf Gravitationswellen-Bursts bei früheren Suchvorgängen zu finden, die unbemerkt blieben.
Dr. Eric Thrane, Dozent an der Monash School of Physics and Astronomy und Mitglied des LSC-Teams, war auch einer der Mitautoren der neuen Studie. Wie er sagte: "Diese Wellen könnten den Weg für das Studium der Physik ebnen, die derzeit für unsere Technologie nicht zugänglich ist."
Aber wie sie in ihrer Studie zugeben, existieren solche Quellen möglicherweise nicht einmal und es sind weitere Untersuchungen erforderlich, um zu bestätigen, dass das „verwaiste Gedächtnis“ tatsächlich real ist. Dennoch behaupten sie, dass die Suche nach Hochfrequenzquellen eine nützliche Möglichkeit ist, nach neuer Physik zu suchen, und möglicherweise Dinge enthüllt, die wir nicht erwartet hatten.
„Eine dedizierte Gravitationswellenspeichersuche ist wünschenswert. Die Empfindlichkeit wird im Vergleich zu aktuellen Burst-Suchen verbessert “, heißt es. "Ferner kann eine dedizierte Suche verwendet werden, um zu bestimmen, ob ein Erkennungskandidat mit einem Speicherburst konsistent ist, 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 das Einstein-Teleskop und Cosmic Explorer, zwei vorgeschlagene Gravitationswellendetektoren der dritten Generation. Abhängig davon, was zukünftige Untersuchungen ergeben, können wir feststellen, dass sich die Raumzeit nicht nur aus der Erzeugung von Gravitationswellen erstreckt, sondern auch die „Dehnungsstreifen“ trägt, um dies zu beweisen!
