Технології та наука Найточніше рішення рівнянь Ейнштейна: вчені виявили приховану математику Всесвіту
Фізики зробили найточніші на сьогоднішній день передбачення невловимих спотворень простору-часу, що виникають, коли дві чорні діри пролітають близько одна до одної. Результати показують, що абстрактні математичні концепції з теоретичної фізики мають практичне застосування в моделюванні пульсацій простору-часу.
Related video
Дослідження опубліковано в журналі Nature, пише Space.
Гравітаційні хвилі — це спотворення або пульсації в тканині простору-часу, спричинені рухом чорних дір або нейтронних зірок. Уперше гравітаційні хвилі передбачив у загальній теорії відносності Альберт Ейнштейн у 1915 році. Але вперше ці хвилі були виявлені тільки через 100 років.
У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!
Щоб зрозуміти сигнали, які приймають детектори гравітаційних хвиль, вченим потрібні надзвичайно точні моделі того, як ці хвилі мають виглядати. Досі фізики використовували потужні суперкомп'ютери для моделювання взаємодій чорних дір, але це повільний процес, який вимагає багатьох обчислень.
Тепер же фізики обрали інший підхід. Замість вивчення злиттів чорних дір, вони зосередилися на випадках, коли дві чорні діри обертаються близько одна до одної під дією взаємного гравітаційного тяжіння, а потім продовжують рух окремими траєкторіями, не зливаючись. Ці зустрічі чорних дір створюють сильні сигнали гравітаційних хвиль.
Щоб точно змоделювати ці події, вчені використовували квантову теорію, яка зазвичай використовується для опису взаємодій між елементарними частинками. Починаючи з простих наближень і збільшуючи їхню складність, фізики вирахували ключові результати близьких прольотів чорних дір: наскільки вони відхиляються, скільки енергії виходить у вигляді гравітаційних хвиль і наскільки сильно чорні діри відскакують після взаємодії.
Фізику вдалося отримати найвищий рівень точності, коли-небудь досягнутий при моделюванні цих взаємодій. Досягнення цього рівня є безпрецедентним і являє собою найточніше розв'язання рівнянь Ейнштейна, отримане на сьогоднішній день, кажуть учені.
Під час розрахунку енергії, що випускається у вигляді гравітаційних хвиль, фізики виявили, що в рівняннях з'явилися складні шестивимірні форми, відомі як різноманіття Калабі-Яу. Ці абстрактні геометричні структури, які використовуються для відображення багатовимірних поверхонь, тривалий час були основою теорії струн, яка намагається об'єднати квантову механіку із загальною теорією відносності, тобто найкращою теорією гравітації. гравітацією. Досі ці структури вважалися суто математичними конструкціями, які не можна використовувати для перевірки гіпотез, пов'язаних зі спостережуваними явищами.
Але в новому дослідженні ці форми з'явилися в розрахунках, що описують енергію, що випускається у вигляді гравітаційних хвиль, коли дві чорні діри пролітали повз одна одну. Уперше вони з'явилися в контексті, який, у принципі, можна було б перевірити за допомогою реальних експериментів.
Фізики вважають, що ці результати значно поліпшать майбутні теоретичні моделі, спрямовані на передбачення сигналів гравітаційних хвиль.
Як уже писав Фокус, велика загроза знаходиться на орбіті і космос стане недоступним, а на Землю чекає катастрофа. Кількість супутників, що обертаються навколо нашої планети, швидко зростає, і вони становлять велику загрозу для Землі, а також для досліджень космосу.
Також Фокус писав про те, що в космосі виявлено таємничу ідеальну ідеальну сферу і астрономи не можуть її пояснити. У нашій галактиці Чумацький Шлях виявлено багато незвичайних явищ і об'єктів, але нове відкриття дійсно спантеличило астрономів.