Слабите, трептящи изкривявания на пространство-времето, които наричаме гравитационни вълни, са трудни за откриване и учените успяха да ги засекат едва през последните години. Но сега учени са изчислили, че тези вълни могат да оставят по-трайни следи след тяхното преминаване - следи, които също можем да открием.

Такива следи се наричат ​​"наблюдаеми постоянни гравитационни вълни", а в новата си работа международен екип от изследователи е разработил математическата рамка за тяхното установяване. Те дават три примера за това, което тези наблюдаеми ефекти биха могли да бъдат.

Накратко за гравитационните вълни: когато два масивни обекта, като неутронни звезди или черни дупки, се сблъскат, те изпращат шокови вълни през Вселената, които преминават през самата тъкан на пространство-времето. Този ефект е предсказан от Айнщайн в неговата обща теория на относителността през 1916 г., но едва през 2015 г. имаме достатъчно чувствително оборудване, за да открием вълните.

Това оборудване е интерферометър, който изстрелва два или повече лазерни лъча по трасета с дължина няколко километра. Дължините на вълните на тези лазерни лъчи интерферират при срещата си така, че нормално светлината не попада в фотоприемниците на инструмента.

Но когато преминава гравитационна вълна, изкривяването на пространство-времето причинява колебания на тези лазерни лъчи, свиване и разтягане. Това означава, че тяхната интерференчна картина е нарушена и те вече не се изключват взаимно, така че лазерът попада във фотодетектора. Моделът на светлината, който регистрира фотодетекторът може да укаже на учените събитието, което е създало вълната.

Но намаляването и разтягането и изкривяването на пространство-времето, според астрофизика Еанна Фланаган от университета Корнел и колеги, може да има много по-дълготраен ефект.

Докато вълните в пространство-времето се разпространяват, те могат да променят скоростта, ускорението, траекториите и относителните позиции на обектите и частиците по пътя си и тези характеристики не се връщат веднага към нормалното, което ги прави потенциално наблюдаеми.

Частиците, например, засегнати от гравитационни вълни, могат да покажат промени. Екипът изследователи математически детайлно проследява измененията, които биха могли да възникнат в скоростта на въртене на въртящата се частица, както и нейното ускорение и скорост.

Друг от тези постоянни наблюдаеми гравитационни вълни включва подобен ефект на времево разширяване, при което силното гравитационно поле забавя времето.

Тъй като гравитационните вълни деформират пространството и времето, два изключително прецизни и синхронизирани часовници на различни места, като например атомни часовници, могат да бъдат засегнати от гравитационните вълни и да показват различно време след преминаване на вълните.

И накрая, гравитационните вълни могат всъщност постоянно да изместят относителните позиции в огледалата на интерферометъра на гравитационната вълна - не с много, но достатъчно, за да бъде установено.

Между първото си откритие през 2015 г. и миналата година, колаборацията, която търси гравитационна вълна LIGO-Virgo откри няколко събития, преди LIGO да бъде спрян за обновяване.

В момента няма достатъчно открити събития за значима статистическа база данни за тестване на тези наблюдаеми ефекти.

Но LIGO-Virgo бе включен отново на 1 април и оттогава открива поне едно събитие потенциална гравитационна вълна седмично. Това означава, че базата данни в близко бъдеще ще стане достатъчно значима статистически.

Изследването е публикувано в Physical Review D..