Гравитационните лещи могат да огъват не само пътя на светлината, но и на теория - и гравитационните вълни. Това реши да провери екип учени - дали в данните за наблюдаваните досега гравитационни вълни може да се видят следи от огъването им от междинна галактика или галактически куп.
Гравитацията е странно нещо. В нашето ежедневие я възприемаме като сила. Тя ни привлича към Земята и държи планетите в орбити около техните звезди. Но гравитацията не е сила. Тя е изкривяване на пространството и времето, което огъва траекторията на обектите. Ако хвърлим топка в дълбокия космос и тя ще се движи по права линия, следвайки Първия закон за движение на Нютон. Но ако хвърлим същата топка близо до повърхността на Земята и тя ще следва параболична траектория заради изкривяването на пространство-времето, причинено от Земята.
Тъй като материята огъва пространството, тя може да отклони и траекторията на светлината. Този ефект се нарича гравитационна леща. Обикновено това се случва, когато светлината от далечна галактика или квазар се отклонява от масата на по-близка галактика по пътя си към нас. Гравитационните лещи могат да фокусират светлината, като правят една далечна галактика да изглежда по-ярка и това ни помогна да наблюдаваме някои от най-отдалечените галактики.
Анимирана илюстрация на гравитационна вълна. Кредит: ESA – C.Carreau
Изкривяването на пространството от материята може да доведе до гравитационни вълни, докато материята се движи през пространството като вълни в езерце. Повечето гравитационни вълни са твърде слаби за откриване, но сливанията на черни дупки предизвикват достатъчно силни вълни, че да се регистрират от съвременните детектори LIGO и Virgo. Наблюдавайки вълните на няколко сливания, учените потвърдиха, че гравитационните вълни се движат със скоростта на светлината точно както се предвижда от Общата теория на относителността. И това означава, че гравитацията също може да отклонява собствените си вълни.
Изкривеното пространство променя разстоянието, което светлината трябва да измине. Кредит: APS/Alan Stonebraker
Гравитационните вълни и светлината се движат с една и съща постоянна скорост във вакуум. Техните траектории могат да бъдат отклонени, тъй като тази скорост е крайна. Необходимо е време, за да могат вълните да изминат определено разстояние. Когато галактика или черна дупка деформират заобикалящото я пространство, частта от вълната в близост до обекта трябва да измине малко по-дълго разстояние от останалата част на вълната, така че й трябва малко повече време, за да достигне до нас. В резултат на това вълната се отклонява от масата. Така че, когато сливането на черни дупки ни изпраща изблик на гравитационни вълни, тези вълни могат да създадат гравитационна леща, повлияни от по-близки галактики.
Сигналите на гравитационно сливане са ясни. Кредит: LIGO/Caltech/MIT/University of Chicago (Ben Farr)
Поне така е на теория. Наскоро екип прегледа този ефект и как той би променил формата на гравитационните вълни. Открити са няколко интересни неща. Първото е, че гравитационно-вълновите лещи биха направили източника да изглежда по-близо, отколкото е в действителност, подобно на начина, по който лещата може да направи обектите да изглеждат по-ярки. Това може да има значителни последици за наблюденията на гравитационните сливания, тъй като астрономите използват тези разстояния за измерване на мащаба и разширяването на Вселената.
Но екипът също така установи, че събитията на сливане на масивни обекти, предизвикващи гравитационни вълни, ако бяха повлияни от лещи, биха имали значително различна форма, тъй като по принцип може да се различат линзирани и нелинзирани гравитационни вълни. Разглеждайки сливанията на черните дупки, които LIGO и VIRGO са засекли досега, те откриват, че нито едно от тях не е повлияно от гравитационна леща.
Ще трябва да изчакаме, преди наистина астрономите да имат възможност да изучават гравитационна леща на гравитационни вълни. Въпреки че ефектите са ясни, те ще изискват по-чувствителни обсерватории за гравитационни вълни, за да се проучат в детайли.
Но новото проучване показва, че след време гравитационно-вълновата астрономия ще предостави богата информация на астрономите.
Справка: Buscicchio, Riccardo, et al. “Constraining the lensing of binary black holes from their stochastic background.” Physical Review Letters 125.14 (2020): 141102.
Източник: Gravitational-Wave Lensing is Possible, but it’s Going to be Incredibly Difficult to Detect, Universe Today
Още по темата
Физика
Черните дупки и най-тъмната тайна на Млечния път
Космос
Гравитацията гарантира хомогенността на Вселената и няма нужда от инфлация
Космос
Най-мощният сблъсък на две черни дупки доведе до най-силната гравитационна вълна, отчетена някога (видео)
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари