«Рябь» пространства-времени поможет найти «недостающий компонент» Вселенной

В теориях, описывающих Вселенную, недостает одного важного компонента – ученые не могут объяснить таинственный факт ускоренного расширения нашего мира. В новом исследовании астрономы показывают, что ключом к обнаружению этого компонента могут стать тонкие колебания ткани пространства-времени, называемые гравитационными волнами.

Для объяснения этого «недостающего компонента» Вселенной ученые предлагают множество различных гипотез. «Многие из них предполагают изменения гравитационных законов при переходе к космологическим масштабам, - сказал один из авторов новой работы Хосе Мария Эскиага (Jose María Ezquiaga) из Института космологической физики им. Кавли Чикагского университета, США. – Поэтому гравитационные волны являются превосходным источником информации об этих возможных модификациях гравитационных законов».

В своей работе Эскиага с соавторами предполагают, что если гравитационные волны на пути к Земле встречают сверхмассивную черную дыру или скопление галактик, то характер волны меняется. Такие отклонения от эйнштейновской теории в данном случае будут находить отражение в прибывающей волне.

Например, одна из гипотез, объясняющих «недостающий компонент» Вселенной, предполагает существование экзотической частицы. Такая частица способна, среди прочего, генерировать своего рода «фон» или «среду» вокруг массивного объекта. Если распространяющаяся гравитационная волна попадает в сверхмассивную черную дыру, то это сопровождается генерацией вторичных волн, смешивающихся с исходной гравитационной волной. В зависимости от типа и размера объекта, лежащего на переднем плане, гравитационная волна будет нести в себе «эхо» специфического характера.

В работе Эскиаги описаны условия, необходимые для обнаружения таких эффектов в научных данных, которые будут собраны в будущем. Следующий пуск гравитационно-волновой обсерватории LIGO состоится в 2022 г., и к этому времени обсерваторию оснастят более чувствительными сенсорами. Возросшее в результате обновления оборудования число регистрируемых ежегодно гравитационно-волновых событий дает шанс на то, что среди них можно будет встретить такое событие, в котором гравитационная волна встречается на своем пути с массивным объектом, считают Эскиага и коллеги.

Исследование опубликовано в журнале Physical Review D.