Эффект гравитационной памяти
Эффекты гравитационной памяти , также известные как эффекты гравитационно-волновой памяти, предсказывают стойкие изменения взаимного положения пар масс в пространстве из-за прохождения гравитационной волны . [2] Обнаружение эффектов гравитационной памяти было предложено как способ подтверждения общей теории относительности . [3]
В 2014 году Эндрю Стромингер и Александр Жибоедов показали, что формула, связанная с эффектом памяти, представляет собой преобразование Фурье по времени теоремы Вайнберга о мягком гравитоне . [4]
Линейный и нелинейный эффект
[ редактировать ]Существует два вида предсказанного эффекта гравитационной памяти: один основан на линейной аппроксимации уравнений Эйнштейна , впервые предложенной в 1974 году советскими учёными Яковом Зельдовичем и А.Г. Польнаревым , [2] [5] разработанный также Владимиром Брагинским и Л.П. Грищуком , [2] и нелинейный феномен, известный как эффект нелинейной памяти , который был впервые предложен в 1990-х годах Деметриосом Христодулу . [6] [7] [8]
Эффект нелинейной памяти можно было бы использовать для определения наклона по отношению к нам, наблюдателям, плоскости, на которой двигались два объекта, слившиеся и генерирующие гравитационные волны, что сделало бы расчет их расстояния более точным, поскольку амплитуда принимаемой волны (то, что измеряется экспериментально) зависит от расстояния источника и упомянутого выше наклона по отношению к нам. [9]
Гравитационная спиновая память
[ редактировать ]предложили новый тип эффекта памяти, вызываемый гравитационными волнами, падающими на лучи света, движущиеся по круговым траекториям, перпендикулярным волнам. В 2016 году Сабрина Гонсалес Пастерски , Стромингер и Жибоедов Это вызвано угловым моментом самих волн и поэтому называется гравитационной спиновой памятью . Как и в предыдущем случае, эта память также оказывается преобразованием Фурье во времени, но в данном случае теоремы о гравитоне, расширенной до подведущего члена. [10] [11]
Обнаружение
[ редактировать ]Теоретически эффект должен быть обнаружен путем регистрации изменений расстояния между парами свободно падающих объектов в пространстве-времени до и после прохождения гравитационных волн. Ожидается, что предлагаемый детектор LISA легко обнаружит эффект памяти. Напротив, обнаружение с помощью существующего LIGO осложняется двумя факторами. Во-первых, обнаружение LIGO нацелено на более высокий частотный диапазон, чем это желательно для обнаружения эффектов памяти. Во-вторых, LIGO не находится в свободном падении, и ее части вернутся в положение равновесия после прохождения гравитационных волн. Однако, поскольку тысячи событий с LIGO и подобных наземных детекторов регистрируются и статистически анализируются в течение нескольких лет, совокупных данных может быть достаточно для подтверждения существования эффекта гравитационной памяти. [12]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Митман, Киф (16 сентября 1991 г.). «Расчет смещения и спиновой гравитационной памяти в числовой теории относительности» . Физический обзор D . 102 (10): 104007–104027. arXiv : 2007.11562 . дои : 10.1103/PhysRevD.102.104007 . S2CID 226245938 .
- ^ Jump up to: а б с Гиббонс, GW (4 июля 2017 г.). «Эффект гравитационной памяти: что это такое и почему мы со Стивеном его не обнаружили» (PDF) .
- ^ Центр передового опыта ARC по открытию гравитационных волн (4 февраля 2020 г.). «Астрономы ищут гравитационно-волновую память» . физ.орг . Проверено 31 июля 2020 г.
- ^ Строминджер, Эндрю; Жибоедов, Александр (2014). «Гравитационная память, суперпереводы BMS и мягкие теоремы». arXiv : 1411.5745 [ шестнадцатый ].
- ^ Я. Зельдович Б., Полнарев А.Г. Излучение гравитационных волн скоплением сверхплотных звезд // Астрон. Ж. 51 , 30 (1974) [Сов. Астрон. 18 17 (1974)].
- ^ Христодулу, Деметриос (16 сентября 1991 г.). «Нелинейная природа гравитации и гравитационно-волновые эксперименты» . Письма о физических отзывах . 67 (12): 1486–1489. Бибкод : 1991PhRvL..67.1486C . дои : 10.1103/PhysRevLett.67.1486 . ISSN 0031-9007 . ПМИД 10044168 .
- ^ Фавата, Марк. «Гравитационно-волновая память: обзор» (PDF) .
- ^ Чой, Чарльз (12 октября 2016 г.). «Гравитационные волны могут навсегда изменить пространство-время» . www.pbs.org . WGBH/ Нова . Проверено 9 декабря 2021 г.
- ^ Сюй, Юмэн; Росселло-Састре, Мария; Тивари, Шубханшу; Эберсолд, Майкл; Гамильтон, Элеонора З.; Гарсиа-Кирос, Сесилио; Эстельес, Эктор; Хуса, Саша (2024). «Улучшение оценки параметров гравитационных волн с помощью нелинейной памяти: преодоление вырождения наклона расстояния». Физический обзор Д. 109 (12): 123034. arXiv : 2403.00441 . дои : 10.1103/PhysRevD.109.123034 .
- ^ Формула теоремы о мягком гравитоне основана на разложении в ряд Лорана . Расчеты Вайнберга были ограничены первым членом порядка -1.
- ^ Пастерски, Сабрина; Строминджер, Эндрю; Жибоедов, Александр (14 декабря 2016 г.). «Новые гравитационные воспоминания». Журнал физики высоких энергий . 2016 (12): 53. arXiv : 1502.06120 . Бибкод : 2016JHEP...12..053P . дои : 10.1007/JHEP12(2016)053 . S2CID 256045385 .
- ^ Маккормик, Кэти (8 декабря 2021 г.). «Гравитационные волны должны постоянно искажать пространство-время» . Журнал Кванта . Проверено 9 декабря 2021 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Гравитационно-волновая память: обзор Марка Фаваты
- Эффект гравитационной памяти: что это такое и почему мы со Стивеном его не открыли Гэри Гиббонс
- Саттер, Пол М. «Могут ли гравитационно-волновые «воспоминания» доказать неправоту Эйнштейна?» . Научный американец . Проверено 12 апреля 2024 г.
