Februar 8, 2023

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Wellen im Gewebe des Universums können den Beginn der Zeit enthüllen

Eine numerische Simulation von Neutronensternen, die zu einem Schwarzen Loch verschmelzen, wobei ihre Akkretionsscheiben interagieren, um elektromagnetische Wellen zu erzeugen. Bildnachweis: L. Rezolla (AEI) & M. Koppitz (AEI & Zuse-Institut Berlin)

Wissenschaftler haben Fortschritte bei der Entdeckung gemacht, wie man Wellen in der Raumzeit, die als Gravitationswellen bekannt sind, nutzt, um zum Anfang von allem, was wir wissen, zurückzukehren. Forscher sagen, dass sie den Zustand des Universums kurz nach dem Urknall besser verstehen können, indem sie lernen, wie diese Wellen im Gewebe des Universums durch Planeten und intergalaktische Gase fließen.


„Wir können nicht sehen frühes Universum direkt, aber vielleicht können wir es indirekt sehen, wenn wir uns ansehen, wie Gravitationswellen von damals die Materie und Strahlung beeinflussen, die wir heute beobachten können.“ Zeitschrift für Kosmologie und Astrophysik. Garg ist Doktorand im Princeton-Programm für Plasmaphysik am Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) des US-Energieministeriums (DOE).

Garg und sein Berater Elijah Dodin, der sowohl der Princeton University als auch der PPPL angehört, haben die Technik aus ihrer Forschung in angepasst Fusionsenergie, der Prozess, der Energie für Sonne und Sterne erzeugt, den Wissenschaftler entwickeln, um auf der Erde Strom zu erzeugen, ohne Treibhausgase auszustoßen oder langlebige radioaktive Abfälle zu produzieren. Fusionswissenschaftler berechnen wie Elektromagnetische Wellen Die Elektronensuppe bewegt sich durch das Plasma Atomkerne die Fusionsanlagen befeuern, die als Tokamak und Sterne bekannt sind.

Es stellt sich heraus, dass dieser Vorgang der Bewegung von Gravitationswellen durch Materie ähnelt. „Wir haben die Plasmawellenmaschinen eingesetzt, um an dem Gravitationswellenproblem zu arbeiten“, sagte Garg.

Gravitationswellen, die erstmals 1916 von Albert Einstein als Ergebnis seiner Relativitätstheorie vorhergesagt wurden, sind Störungen in Freizeit aufgrund der Bewegung hochdichter Körper. Sie bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit und wurden erstmals 2015 vom Laser Gravitational-Wave Observatory (LIGO) durch Detektoren in Washington State und Louisiana entdeckt.

Garg und Doden erstellten Formeln, die theoretisch funktionieren könnten Gravitationswellen Um die verborgenen Eigenschaften von Himmelskörpern zu enthüllen, wie z. B. Sterne, die viele Lichtjahre entfernt sind. Wenn Wellen durch Materie fließen, erzeugen sie Licht, dessen Eigenschaften von der Dichte des Materials abhängen.

Ein Physiker kann dieses Licht analysieren und Eigenschaften rund um einen Millionen Lichtjahre entfernten Stern entdecken. Die Technologie könnte auch zu Entdeckungen über das Zusammenbrechen von Neutronensternen und Schwarzen Löchern führen, den extrem dichten Überresten sterbender Sterne. Sie können sogar Informationen darüber enthüllen, was während des Urknalls und den allerersten Momenten unseres Universums geschah.

Die Suche begann ohne Sinn für ihre Bedeutung. „Ich dachte, dies wäre ein kleines sechsmonatiges Projekt für einen Doktoranden, bei dem es darum geht, einen einfachen Befehl zu lösen“, sagte Dowden. „Aber als wir anfingen, tiefer in das Thema einzutauchen, stellten wir fest, dass sehr wenig über das Problem verstanden wurde und wir hier einige grundlegende theoretische Arbeiten leisten konnten.“

Wissenschaftler planen nun, diese Technologie in naher Zukunft für die Datenanalyse einzusetzen. „Wir haben jetzt einige Formeln, aber um aussagekräftige Ergebnisse zu erzielen, wird etwas mehr Arbeit erforderlich sein“, sagte Garg.

Mehr Informationen:
Deepen Garg et al, Muster von Gravitationswellen in Materie, Zeitschrift für Kosmologie und Astrophysik (2022). DOI: 10.1088/1475-7516/2022/08/017

das Zitat: Ripples in the Fabric of the Universe May Reveal the Beginning of Time (2023, 20. Januar) Abgerufen am 20. Januar 2023 von https://phys.org/news/2023-01-ripples-fabric-universe-reveal.html

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