2月 3, 2023

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宇宙の構造の波紋は時間の始まりを明らかにするかもしれません

中性子星が合体してブラック ホールを形成し、それらの降着円盤が相互作用して電磁波を生成する数値シミュレーション。 クレジット: L. Rezolla (AEI) & M. Koppitz (AEI & Zuse-Institut Berlin)

科学者たちは、重力波として知られる時空の波紋を利用して、私たちが知っているすべての始まりに戻る方法の発見を進めてきました。 研究者たちは、宇宙構造の波紋が惑星や銀河間ガスをどのように流れているかを知ることで、ビッグバン直後の宇宙の状態をよりよく理解できると述べています。


「私たちは見えない 初期宇宙 直接ではありませんが、当時の重力波が現在観測できる物質や放射線にどのような影響を与えているかを調べれば、間接的に見ることができるかもしれません。」 ジャーナル オブ コスモロジー アンド アストロフィジックス. Garg は、米国エネルギー省 (DOE) のプリンストン プラズマ物理研究所 (PPPL) を拠点とするプラズマ物理学のプリンストン プログラムの大学院生です。

Garg と、プリンストン大学と PPPL の両方に所属するアドバイザーの Elijah Dodin は、 核融合エネルギー、科学者が地球上で温室効果ガスを放出したり長寿命の放射性廃棄物を生成したりせずに電気を生成するために開発している太陽と星のエネルギーを生成するプロセス。 核融合科学者が計算する方法 電磁波 プラズマ中を移動 電子スープ 原子核 トカマクや星と呼ばれる核融合施設に燃料を供給します。

このプロセスは、物質を通過する重力波の動きに似ていることがわかりました。 「重力波問題に取り組むために、プラズマ波マシンを導入しました」とガーグは言いました。

1916 年にアルベルト アインシュタインが相対性理論の結果として最初に予言した重力波は、 自由時間 高密度の物体の動きによるものです。 それらは光の速度で移動し、2015 年にワシントン州とルイジアナ州の検出器を介してレーザー重力波天文台 (LIGO) によって最初に検出されました。

Garg と Doden は、理論的に実行できる数式を作成しました。 重力波 何光年も離れた星など、天体の隠された特性を明らかにすること。 波が物質を流れるとき、その性質が物質の密度に依存する光を作り出します。

物理学者はこの光を分析し、何百万光年も離れた星の周りの特性を発見できます。 この技術は、中性子星とブラック ホール (死にゆく星の非常に高密度の残骸) を一緒に粉砕することに関する発見にもつながる可能性があります。 ビッグバンや宇宙の最初の瞬間に何が起こっていたのかについての情報を明らかにすることさえできます.

検索は、その重要性をまったく理解せずに始まりました。 「これは、単純なコマンドを解決することを含む、大学院生向けの小さな 6 か月のプロジェクトになると思いました」と Dowden 氏は述べています。 「しかし、このトピックを深く掘り下げ始めると、問題についてほとんど理解されていないことに気付き、ここでいくつかの基本的な理論的作業を行うことができました。」

科学者たちは現在、近い将来、この技術をデータ分析に使用することを計画しています。 「現在、いくつかの公式がありますが、意味のある結果を得るには、もう少し作業が必要です」と Garg 氏は述べています。

詳しくは:
Deepen Garg et al, Patterns of Gravitational Waves in Matter, ジャーナル オブ コスモロジー アンド アストロフィジックス (2022)。 DOI: 10.1088/1475-7516/2022/08/017

引用: 宇宙の構造の波紋は時間の始まりを明らかにする可能性がある (2023 年 1 月 20 日)

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