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宇宙结构中的涟漪可能揭示时间的开始

中子星合并形成黑洞的数值模拟,它们的吸积盘相互作用产生电磁波。 图片来源:L. Rezolla (AEI) & M. Koppitz (AEI & Zuse-Institut Berlin)

科学家们在发现如何利用被称为引力波的时空涟漪来回到我们所知道的一切的开始方面取得了进展。 研究人员表示,他们可以通过了解宇宙结构中的这些涟漪如何流经行星和星系间气体,从而更好地了解宇宙大爆炸后不久的宇宙状态。


“我们看不到 早期宇宙 直接,但如果我们观察那个时代的引力波如何影响我们今天可以观察到的物质和辐射,也许我们可以间接地看到它。” 宇宙学与天体粒子物理学杂志. Garg 是美国能源部 (DOE) 普林斯顿等离子体物理实验室 (PPPL) 等离子体物理普林斯顿计划的研究生。

Garg 和他的顾问 Ilya Dodin(隶属于普林斯顿大学和 PPPL)从他们在 聚变能,一种为太阳和恒星产生能量的过程,科学家们正在开发这种过程以在不排放温室气体或产生长寿命放射性废物的情况下在地球上发电。 聚变科学家如何计算 电磁波 穿过等离子体,电子汤 原子核 这种燃料聚变设施被称为托卡马克和恒星。

事实证明,这个过程类似于引力波在物质中的运动。 “我们将等离子波机器用于解决引力波问题,”Garg 说。

作为相对论的结果,阿尔伯特·爱因斯坦于 1916 年首次预测的引力波是 空闲时间 由于高密度物体的运动。 它们以光速行进,并于 2015 年首次被激光引力波天文台 (LIGO) 通过位于华盛顿州和路易斯安那州的探测器探测到。

Garg 和 Doden 创建了理论上可以执行的公式 引力波 揭示天体的隐藏特性,例如许多光年之外的恒星。 当波流过物质时,它们会产生光,其特性取决于材料的密度。

物理学家可以分析这种光并发现数百万光年外恒星周围的特性。 该技术还可能导致关于将中子星和黑洞粉碎在一起的发现,黑洞是垂死恒星的极其致密的残余物。 他们甚至可以揭示有关大爆炸期间发生的事情以及我们宇宙的最初时刻的信息。

搜索是在没有任何意义的情况下开始的。 “我认为这对于研究生来说是一个为期六个月的小项目,涉及解决一个简单的命令,”道登说。 “但是一旦我们开始深入研究这个话题,我们就意识到人们对这个问题了解甚少,我们可以在这里做一些基本的理论工作。”

科学家们现在正计划在不久的将来使用这种技术进行数据分析。 “我们现在有了一些公式,但要获得有意义的结果还需要做更多的工作,”Garg 说。

更多信息:
Deepen Garg 等人,物质中引力波的模式, 宇宙学与天体粒子物理学杂志 (2022)。 DOI:10.1088/1475-7516/2022/08/017

报价单:宇宙结构中的涟漪可能揭示时间的开始(2023 年,1 月 20 日)2023 年 1 月 20 日检索自 https://phys.org/news/2023-01-ripples-fabric-universe-reveal.html

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