Физики проверяют симметрию Вселенной с помощью детекторов гравитационных волн
Команда испанских астрофизиков провела уникальное исследование, задавшись целью выяснить, свойственна ли нашей Вселенной зеркальная симметрия. При этом они разработали методологию, которая еще недавно была бы абсолютно недоступна: главными «уликами» стали гравитационные волны, расходящиеся по космосу в моменты слияний гигантских черных дыр.
Фундаментальный космологический принцип, сформулированный в прошлом веке, гласит, что Вселенная на всем своем протяжении должна быть полностью однородна и изотропна. Одно из следствий заключается в том, что не должно быть никакого видимого предпочтения по направлению вращения различных космических структур (например, галактик или черных дыр) — по часовой стрелке или против. Но как это проверить? Команда физиков во главе с Хуаном Кальдероном Бустильо придумала способ: благодаря поляризации гравитационных волн.
Дело в том, что детекторы LIGO и Virgo за почти десятилетие своей работы уловили немало гравитационных волн, порожденных слияниями черных дыр, и некоторые из них имели выраженное преобладание «правой» или «левой» поляризации. Но, если космологический принцип верен, то в глобальном масштабе равновесие между этими свойствами должно сохраняться. Это и называется «зеркальной симметрией» Вселенной, которую решили проверить испанцы.
В своей работе они собрали внушительную выборку из 47 известных слияний черных дыр, чьи гравитационные волны до нас дошли. И для каждой из них была измерена поляризация. Основных выводов получилось три. Первый из них заключается в том, что космологический принцип действительно работает: средняя поляризация всех исследованных источников оказалась нулевой, То есть Вселенная зеркально симметрична — если, конечно, в новой, более крупной выборке не окажется явно выраженного дисбаланса.
С другой стороны, все-таки обнаружилась одна бинарная система черных дыр — GW 200129 — которая явно нарушает принцип симметрии. Но это, скорее всего, исчерпывающе объясняется прецессией ее орбитальной плоскости — что обычно оказывается признаком иерархической модели слияния.
Так или иначе, результаты данной работы чрезвычайно полезны не только для космологии, но и для такой фундаментальной вещи, как квантовая теория гравитации, над созданием которой физики бьются уже не первый десяток лет. Возможно, это открытие даже позволит приблизиться к устранению напряженности Хаббла. Что, несомненно, является актуальным — ведь недавнее исследование, проведенное с помощью телескопа «Уэбб», лишь усугубило этот давний физический парадокс.
