Фундаментальный космологический принцип лежит в основе современного понимания устройства космоса. Согласно этому принципу, на колоссальных масштабах Вселенная проявляет свойства однородности и изотропности. Это значит, что любой наблюдатель, независимо от своего положения, будет видеть одинаковую картину космического пространства во всех направлениях, хотя некоторые астрономические наблюдения побуждают ученых проверять эту концепцию.
Одним из важнейших следствий данного принципа выступает концепция зеркальной симметрии, также известная как зеркальная инвариантность. Она предполагает неизменность космических процессов и законов при их зеркальном отображении. Несмотря на перспективность этой гипотезы для теоретической физики, она все еще требует надежных эмпирических доказательств.
Международный коллектив исследователей во главе с Хуаном Кальдероном Бустийо из Галисийского института физики высоких энергий предпринял innovative попытку проверить сохранение зеркальной симметрии в масштабных космических явлениях. Для этого они обратились к изучению гравитационных волн — удивительных колебаний гравитационного поля, распространяющихся от массивных объектов со скоростью света.
Эти космические волны возникают при взаимодействии массивных тел в гравитационных полях друг друга. Особенно мощные волны образуются при слиянии черных дыр или нейтронных звезд. Важным этапом в изучении этого явления стало первое экспериментальное обнаружение гравитационных волн в 2016 году коллаборациями LIGO и Virgo, подтвердившее предсказания теории относительности Эйнштейна.
Исследователи проанализировали данные о 47 случаях слияния черных дыр, зарегистрированных детекторами LIGO и Virgo. Они изучали характер «закручивания» волн при приближении к приборам, оценивая возможность их использования как индикаторов вращения по или против часовой стрелки.
Результаты этого масштабного исследования, представленные в Physical Review Letters, принесли оптимистичные новости: глобального нарушения симметрии не обнаружено, хотя отдельные события демонстрируют четкую лево- или правостороннюю ориентацию.
Анализ показал, что средняя поляризация гравитационных волн практически равна нулю. Это важное открытие подтверждает отсутствие систематического отклонения в какую-либо сторону на глобальном уровне, что говорит о сохранении зеркальной симметрии Вселенной.
Интересным сюрпризом для ученых стало обнаружение индивидуальной асимметрии у более 80% изученных событий слияния черных дыр. При этом в масштабах Вселенной разнонаправленные вращения встречаются примерно с одинаковой частотой, что приводит к взаимной компенсации локальных асимметрий.
Исследователи подчеркивают важность своих находок, отмечая, что глобальная зеркальная асимметрия наблюдалась бы только при однонаправленности всех гравитационных волн от экстремальных космических событий.
Бустийо поясняет: «Мы обнаружили, что несмотря на нарушение симметрии отдельным источником GW200129, в среднем асимметрия отсутствует. Это прекрасно согласуется с космологическим принципом, при этом открывая fascinating особенности отдельных слияний».
Хотя существование асимметричных слияний черных дыр подтверждено, их доля во Вселенной невелика. Научное сообщество продолжит исследования, чтобы определить, не скрывается ли за наблюдаемым распределением более глубокое нарушение зеркальной симметрии, или Вселенная действительно сохраняет нейтральность в глобальном масштабе.
Источник: naked-science.ru
