Naukowcy sądzą, że mogliśmy otrzymać sygnał z równoległego wszechświata przez DZIURĘ CZASOPISMA
Opublikowano: | Zaktualizowano:
W 2019 roku detektory fal grawitacyjnych na Ziemi odebrały sygnał, który wprawił naukowców w osłupienie.
Fale grawitacyjne to zmarszczki na strukturze przestrzeni i czasu, powstające zwykle w wyniku zderzenia dużych, gęstych obiektów, takich jak czarne dziury.
Jednak ten nagły wybuch trwał mniej niż jedną dziesiątą sekundy i był znacznie krótszy od przeciągłych ćwierkań, jakie zwykle powstają podczas łączenia się czarnych dziur.
Teraz naukowcy sądzą, że ten dziwny sygnał, nazwany GW190521, mógł pochodzić z równoległego wszechświata.
W artykule przed publikacją zespół kierowany przez dr Qi Lai z Uniwersytetu Chińskiej Akademii Nauk twierdzi, że zdarzenie GW190521 może być „echem” zapadania się tunelu czasoprzestrzennego.
Gdyby zderzenie dwóch czarnych dziur było na tyle silne, że doprowadziłoby do powstania tunelu między wszechświatami, sygnał grawitacyjny mógłby przedostać się przez gardziel tunelu czasoprzestrzennego do naszego kosmosu.
Ponieważ tunel czasoprzestrzenny byłby otwarty tylko przez bardzo krótki czas, wyjaśniałoby to, dlaczego GW190521 wydaje się nagle urywa.
Choć ich model wskazuje na to, że taki scenariusz jest mało prawdopodobny, dr Lai twierdzi, że dowody nie mogą wykluczyć, że sygnał dotarł na Ziemię z innego wszechświata.
Naukowcy z Chińskiej Akademii Nauk twierdzą, że dziwny sygnał mógł dotrzeć na Ziemię z innego wszechświata (zdjęcie stockowe)
Sygnał, znany jako GW190521, miał długość mniejszą niż 10 milisekund i nie charakteryzował się typowym sygnałem narastającym towarzyszącym dwóm czarnym dziurom zmierzającym spiralnie w swoim kierunku
Naukowcy stworzyli model, jak wyglądałby ten sygnał tunelu czasoprzestrzennego (ilustracja) i porównali go z rzeczywistymi danymi z GW190521. Stwierdzili, że dane nie pozwalają wykluczyć tunelu czasoprzestrzennego jako wyjaśnienia
Zgodnie z teorią względności Einsteina obiekty posiadające masę rozciągają i ciągną strukturę czasoprzestrzeni, podobnie jak ciężarki położone na powierzchni trampoliny.
Istotnym skutkiem tego jest fakt, że zderzenia bardzo masywnych obiektów powodują powstawanie fal, które rozprzestrzeniają się po strukturze rzeczywistości na ogromne odległości.
Gdy pary czarnych dziur, zwane binarnymi czarnymi dziurami, zbliżają się do siebie ruchem spiralnym, ich pola grawitacyjne wchodzą w interakcje i wytwarzają własne fale grawitacyjne, które stają się silniejsze w miarę zbliżania się do siebie przestrzeni.
W rezultacie sygnał powstający w wyniku łączenia się czarnych dziur przybiera postać wznoszącego się, przypominającego ćwierkanie wzoru, co jest oznaką zderzenia czarnych dziur.
Dotychczas naukowcy wykorzystali fale grawitacyjne do wykrycia około 300 zderzeń między czarnymi dziurami, z których każde powodowało ten sam długi dźwięk.
To, co czyni sygnał GW190521 tak niezwykłym, to fakt, że nie występuje w nim wznosząca się część sygnału powstająca, gdy czarne dziury poruszają się spiralnie do wewnątrz.
Biorąc pod uwagę, że powstały obiekt miał masę około 141 razy większą od masy Słońca, naukowcy powinni byli wykryć tę część sygnału, gdyby faktycznie wystąpiła.
Obecnie najlepszym wytłumaczeniem tego niezwykłego sygnału jest przypadkowe spotkanie dwóch czarnych dziur, które zderzyły się bezpośrednio ze sobą, bez wpadania na spiralę.
W 2019 roku naukowcy wykryli falę grawitacyjną – zmarszczkę w czasoprzestrzeni, zwykle wywołaną przez zderzenie czarnych dziur – która nie pasowała do żadnego innego zarejestrowanego wcześniej sygnału. Na zdjęciu: artystyczna wizja zderzenia dwóch czarnych dziur.
Gdyby zderzenie dwóch czarnych dziur na krótko utworzyło tunel czasoprzestrzenny, echo ich zderzenia przeszłoby przez gardziel tunelu czasoprzestrzennego do naszego wszechświata, gdzie pojawiłoby się jako krótki impuls fal grawitacyjnych
Fale grawitacyjne to zmarszczki w strukturze czasoprzestrzeni, które powstają w wyniku zderzeń masywnych, gęstych obiektów.
Kiedy obiekty takie jak czarne dziury lub gwiazdy neutronowe ulegają gwałtownemu przyspieszeniu podczas zderzeń, przestrzeń na ich drodze ulega ściśnięciu i rozciągnięciu.
Powstają w ten sposób fale, które rozprzestrzeniają się w czasoprzestrzeni z prędkością światła na ogromne odległości.
Naukowcy wykorzystują bardzo długie wiązki laserowe do pomiaru tych niewielkich zaburzeń w strukturze przestrzeni.
Dr Lai twierdzi jednak, że tunel czasoprzestrzenny w innym wszechświecie jest również prawdopodobnym wyjaśnieniem.
W swoim artykule dr Lai i współautorzy piszą: „Tunel czasoprzestrzenny to obiekt łączący dwa odrębne wszechświaty lub dwa odległe regiony w jednym wszechświecie za pomocą gardła”.
Jeśli połączenie dwóch czarnych dziur wytworzyło krótkotrwały tunel czasoprzestrzenny, taki jak ten, być może będziemy w stanie usłyszeć krótki fragment tego ćwierkania, rozchodzący się echem w naszym wszechświecie.
Gdy tunel czasoprzestrzenny się zamknie, sygnał zostanie przerwany i powstanie krótkotrwały impuls fal grawitacyjnych.
Dr Lai dodaje: „Sygnał wybrzmiewania po połączeniu się BBH (czarnych dziur binarnych) w innym wszechświecie może przedostać się przez gardziel tunelu czasoprzestrzennego i zostać wykryty w naszym wszechświecie jako krótkotrwały impuls echa”.
Dr Lai i jego współpracownicy stworzyli model matematyczny tego, jak wyglądałby sygnał tunelu czasoprzestrzennego, i porównali go z danymi z rzeczywistego sygnału GW190521 zarejestrowanymi przez detektory fal grawitacyjnych LIGO i Virgo.
Naukowcy stworzyli również model nagłego zderzenia w naszym wszechświecie i porównali wyniki.
Stwierdzili, że standardowy model kolizji rzeczywiście lepiej pasował do danych, ale tylko nieznacznie.
Obecnie najlepszym wyjaśnieniem zjawiska GW190521 (pokazanego na ilustracji) jest przypadkowe spotkanie dwóch czarnych dziur, które zderzyły się nagle, nie obracając się wokół siebie. Jednak tunel czasoprzestrzenny wciąż jest wiarygodnym wyjaśnieniem.
Oznacza to, że model tunelu czasoprzestrzennego nadal może być wiarygodnym wyjaśnieniem zderzenia GW190521.
W swoim artykule naukowcy piszą, że preferencja dla standardowej kolizji „nie była na tyle znacząca, aby wykluczyć możliwość, że model „echa dla tunelu czasoprzestrzennego” jest wiarygodną hipotezą dla zdarzenia GW190521.
Jeśli okaże się to prawdą, nie tylko udowodni to istnienie tuneli czasoprzestrzennych, ale także da naukowcom nowe, potężne narzędzie do ich badania.
Dzięki temu naukowcy po raz pierwszy mogliby zajrzeć do wszechświata wykraczającego poza nasz.
LIGO składa się z dwóch obserwatoriów, które wykrywają fale grawitacyjne poprzez rozdzielanie wiązki laserowej i wysyłanie jej w głąb kilkukilometrowych tuneli, po czym fale świetlne zostają ponownie połączone.
Przechodząca fala grawitacyjna zmienia kształt przestrzeni w niewielkim stopniu, a detektor LIGO został zbudowany tak, aby móc zmierzyć zmianę odległości wynoszącą zaledwie jedną dziesięciotysięczną szerokości protonu.
Jednak taka czułość oznacza, że możliwe jest wykrycie dowolnego poziomu hałasu, nawet osób biegających po terenie obiektu lub kropli deszczu.
Detektory LIGO to interferometry, które świecą laserem przez próżnię wzdłuż dwóch ramion w kształcie litery L, z których każde ma długość 2,5 mili (cztery kilometry).
Światło z lasera odbija się tam i z powrotem między lustrami na obu końcach litery L, a naukowcy mierzą długość obu ramion za pomocą światła.
Jeżeli wystąpi zaburzenie czasoprzestrzeni, np. fala grawitacyjna, czas, w jakim światło pokonuje tę odległość, będzie nieznacznie różny w każdym ramieniu, przez co jedno ramię będzie wydawało się dłuższe od drugiego.
LIGO (na zdjęciu) składa się z dwóch obserwatoriów, które wykrywają fale grawitacyjne, rozdzielając wiązkę laserową i wysyłając ją w dół tunelami o długości kilku mil (kilometrów), a następnie ponownie łącząc fale świetlne
Naukowcy z Ligo mierzą interferencję między dwoma wiązkami światła w momencie ich ponownego spotkania, co pozwala uzyskać informacje na temat zaburzeń czasoprzestrzeni.
Aby zapewnić dokładność wyników, LIGO korzysta z dwóch obserwatoriów oddalonych od siebie o 3000 kilometrów (1870 mil), które działają synchronicznie, wzajemnie sprawdzając swoje obserwacje.
Szum przy każdym detektorze powinien być całkowicie nieskorelowany, co oznacza, że szum, np. burza w pobliżu jednego detektora, nie będzie widoczny jako szum przy drugim detektorze.
Zespół twierdzi, że niektóre źródła „szumu”, z którymi się zmaga, to: „stały „syczenie” fotonów docierających niczym krople deszczu do naszych detektorów światła; dudnienia spowodowane hałasem sejsmicznym, takim jak trzęsienia ziemi i uderzenia oceanów o skorupę ziemską; silne wiatry wstrząsające budynkami na tyle silne, że wpływają na nasze detektory”.
Jeśli jednak fala grawitacyjna zostanie wykryta, powinna ona wytworzyć podobny sygnał w obu instrumentach niemal jednocześnie.
Daily Mail
