Симметрию Вселенной проверили с помощью слияния черных дыр

Международная группа исследователей выяснила, существуют ли зеркальные асимметрии в нашей Вселенной, основываясь на направленности гравитационных волн, которые были зафиксированы детекторами Advanced LIGO и Virgo во время слияния черных дыр.

Работа опубликована в журнале Physical Review Letters (PRL).

Один из основополагающих принципов современной космологии, известный как Космологический принцип, гласит, что на больших расстояниях Вселенная изотропна и однородна. Это означает, что все наблюдатели во Вселенной будут видеть примерно одни и те же структуры, независимо от их местоположения и направления взгляда. Как следствие, Вселенная должна обладать зеркальной симметрией.

Теория гравитации Эйнштейна, известная как Общая теория относительности, предсказывает, что массивные тела могут излучать особый вид волн, называемый гравитационными. Эти волны представляют собой искажение пространства-времени, которое распространяется со скоростью света. Они возникают в результате самых мощных событий во Вселенной, таких как вспышки сверхновых, слияния черных дыр или даже сам Большой взрыв.

Гравитационные волны обладают свойством поляризации, которая может быть как правосторонней, так и левосторонней. То есть волна может как бы «вращаться» по часовой стрелке или против часовой стрелки в направлении своего распространения. Некоторые типы слияний черных дыр могут приводить к преобладанию одной поляризации над другой, нарушая зеркальную симметрию. Однако, если космологический принцип верен, эти превышения должны в среднем быть равны нулю для всех источников во Вселенной.

В новом исследовании ученые измерили поляризацию волн, излучаемых 47 слияниями черных дыр. Результаты оказались не противоречащими космологическому принципу. Однако была выявлена одна отдельная система, известная как GW200129, которая нарушает зеркальную симметрию.

«Вполне естественно, что GW200129 нарушает зеркальную симметрию, поскольку известно, что эта система имеет изменяющуюся плоскость орбиты. Более того, многие другие слияния черных дыр также нарушают ее, и это имеет далеко идущие последствия для современной физики».

По мнению ученых, их работа позволяет выяснить, имеет ли гравитация «скрытые» механизмы для создания зеркальной асимметрии. Однако результаты оказались неоднозначными, и требуют дополнительных исследований.