Vào ngày 11 tháng 2 năm 2016, các nhà khoa học tại Đài quan sát sóng hấp dẫn giao thoa kế laser (LIGO) đã công bố phát hiện đầu tiên về sóng hấp dẫn. Sự phát triển này, đã xác nhận một dự đoán được đưa ra bởi Thuyết Einstein Thuyết tương đối rộng một thế kỷ trước, đã mở ra những con đường nghiên cứu mới cho các nhà vũ trụ học và nhà vật lý thiên văn. Nó cũng là một bước ngoặt cho các nhà nghiên cứu tại Đại học Monash, người đóng vai trò quan trọng trong khám phá này.
Và bây giờ, hơn một năm sau, một nhóm các nhà nghiên cứu từ Trung tâm Vật lý thiên văn Monash đã công bố một tiết lộ tiềm năng khác. Dựa trên các nghiên cứu liên tục của họ về sóng hấp dẫn, nhóm nghiên cứu gần đây đã đề xuất một khái niệm lý thuyết được gọi là memory bộ nhớ mồ côi. Nếu đúng, khái niệm này có thể cách mạng hóa cách chúng ta nghĩ về sóng hấp dẫn và không thời gian.
Các nhà nghiên cứu từ Trung tâm vật lý thiên văn Monash là một phần của cái gọi là Hợp tác khoa học LIGO (LSC) - một nhóm các nhà khoa học chuyên phát triển phần cứng và phần mềm cần thiết để nghiên cứu sóng hấp dẫn. Ngoài việc tạo ra một hệ thống để phát hiện kiểm tra, nhóm nghiên cứu đóng vai trò chính trong phân tích dữ liệu - quan sát và giải thích dữ liệu được thu thập - và cũng là công cụ trong thiết kế gương LIGO.
Nhìn xa hơn những gì LIGO và các thí nghiệm khác (như Giao thoa kế Virgo) đã quan sát được, nhóm nghiên cứu đã tìm cách giải quyết làm thế nào các khả năng của máy dò này có thể được mở rộng hơn nữa bằng cách tìm thấy bộ nhớ hấp dẫn của Sóng về lực hấp dẫn. Nghiên cứu mô tả lý thuyết này đã được công bố gần đây trong Thư đánh giá vật lý dưới tiêu đề Phát hiện bộ nhớ sóng hấp dẫn mà không có tín hiệu phụ huynh.
Theo lý thuyết mới của họ, không thời gian không trở lại trạng thái bình thường sau khi một sự kiện thảm khốc tạo ra sóng hấp dẫn khiến nó giãn ra. Thay vào đó, nó vẫn được kéo dài, mà họ gọi là bộ nhớ mồ côi mồ côi - từ "mồ côi mồ côi" ám chỉ thực tế sóng mẹ cha không thể phát hiện trực tiếp. Mặc dù hiệu ứng này vẫn chưa được quan sát, nó có thể mở ra một số cơ hội rất thú vị cho nghiên cứu sóng hấp dẫn.
Hiện tại, các máy dò như LIGO và Virgo chỉ có thể nhận ra sự hiện diện của sóng hấp dẫn ở các tần số nhất định. Như vậy, các nhà nghiên cứu chỉ có thể nghiên cứu các sóng được tạo bởi các loại sự kiện cụ thể và theo dõi chúng trở lại nguồn của chúng. Như Lucy McNeill, một nhà nghiên cứu từ Trung tâm vật lý thiên văn Monash và là tác giả chính của bài báo, cho biết trong một thông cáo báo chí gần đây của Đại học:
Nếu có những nguồn sóng hấp dẫn kỳ lạ ngoài kia, ví dụ, từ các lỗ đen siêu nhỏ, LIGO sẽ không nghe thấy chúng vì chúng có tần số quá cao. Nhưng nghiên cứu này cho thấy LIGO có thể được sử dụng để thăm dò vũ trụ cho các sóng hấp dẫn từng được cho là vô hình với nó.
Như họ chỉ ra trong nghiên cứu của mình, các vụ nổ sóng hấp dẫn tần số cao (tức là những vụ nổ trong hoặc dưới phạm vi kilohertz) sẽ tạo ra bộ nhớ mồ côi mà các máy dò LIGO và Virgo có thể nhận được. Điều này không chỉ làm tăng băng thông của các máy dò này theo cấp số nhân, mà còn mở ra khả năng tìm thấy bằng chứng về vụ nổ sóng hấp dẫn trong các tìm kiếm trước đây mà không được chú ý.
Tiến sĩ Eric Thrane, giảng viên của Trường Vật lý và Thiên văn học Monash và là thành viên khác của nhóm LSC, cũng là một trong những đồng tác giả của nghiên cứu mới. Như ông đã nói, những sóng này có thể mở đường cho việc nghiên cứu vật lý hiện không thể tiếp cận được với công nghệ của chúng tôi.
Nhưng khi họ thừa nhận trong nghiên cứu của mình, những nguồn như vậy thậm chí có thể không tồn tại và cần nhiều nghiên cứu hơn để xác nhận rằng bộ nhớ mồ côi mồ côi thực tế là có thật. Tuy nhiên, họ vẫn duy trì việc tìm kiếm các nguồn tần số cao là một cách hữu ích để thăm dò vật lý mới và nó có thể tiết lộ những điều mà chúng tôi mong đợi tìm thấy.
Một tìm kiếm bộ nhớ sóng hấp dẫn chuyên dụng là mong muốn. Nó sẽ có độ nhạy tăng cường so với các tìm kiếm cụm hiện tại, họ nêu rõ. Hơn nữa, một tìm kiếm chuyên dụng có thể được sử dụng để xác định xem một ứng cử viên phát hiện có phù hợp với cụm bộ nhớ hay không bằng cách kiểm tra xem liệu phần dư (trừ tín hiệu sau) có phù hợp với nhiễu Gaussian hay không.
Than ôi, các tìm kiếm như vậy có thể phải chờ đợi những người kế nhiệm được đề xuất cho thử nghiệm LIGO nâng cao. Chúng bao gồm Kính viễn vọng Einstein và Nhà thám hiểm vũ trụ, hai máy dò sóng hấp dẫn thế hệ thứ ba được đề xuất. Tùy thuộc vào những gì các cuộc khảo sát trong tương lai tìm thấy, chúng ta có thể khám phá ra rằng không thời gian không chỉ trải dài từ việc tạo ra sóng hấp dẫn, mà còn mang dấu hiệu kéo dài của Hồi để chứng minh điều đó!
