Článek
Nová studie kombinující dvě slavné předpovědi Alberta Einsteina naznačuje, že vlnění v časoprostoru se může spojit do „gravitačních laserů“, vystřelujících z černých děr v náhodných směrech napříč vesmírem.
Mezi svými mnoha teoretickými poznatky Albert Einstein předpověděl existenci dvou jevů v našem vesmíru, které byly od té doby prokázány: gravitační vlny a stimulovaná emise záření. Nový výzkum zjistil, že tyto efekty se někdy mohou spojit do vzácných a exotických „gravitačních laserů“, což možná vede k novému způsobu, jak detekovat jednu z nejnepolapitelnějších látek ve vesmíru.
Každý den zažíváte stimulovanou emisi záření ve formě laserů, jako je skener čárových kódů v místním supermarketu nebo optické kabely vysílající informace po vašem městě.
V těle laseru atomy vydávají záření o správné vlnové délce, aby excitovaly blízké atomy, což způsobuje, že uvolňují záření stejné vlnové délky. Záření kaskáduje, dokud se nestane koherentním paprskem – výstupem laseru.
Astronomové našli také přirozené zdroje laserů, zejména v obřích studených molekulárních oblacích, kde se paprsky nazývají masery, protože vydávají mikrovlnné záření.
V článku zaslaném v lednu do předtiskové databáze arXiv, Jing Liu, fyzik univerzity Čínské akademie věd v Pekingu, navrhuje, že gravitace samotná by mohla být směrována do kosmického laserového paprsku, ale pouze za předpokladu, že určitý model temné hmoty (tajemná, neviditelná látka, která tvoří odhadem 85 % hmoty ve vesmíru) je pravda.
Tento model temné hmoty je založen na axionech, což jsou hypotetické ultralehké částice, které zaplavují vesmír. Tyto částice jsou tak lehké, že mají významné kvantové vlastnosti, což znamená, že jejich vlnové délky jsou poměrně velké. Nepůsobí striktně jako částice, ale spíše jako zvláštní kombinace vln a částic.
Tato povaha podobná vlnám umožňuje, aby byly axiony zachyceny černými dírami. Ale kvůli jejich velkým vlnovým délkám se „nevejdou“ do horizontu událostí černé díry; místo toho, aby spadly do černé díry, existují kolem ní axiony, podobně jako elektrony v blízkosti jádra atomu. Tyto „atomy černé díry“ mohou být posety vesmírem, teoretizovali fyzici po celá desetiletí.
Mezitím samotné černé díry mají tendenci vysílat gravitační vlny, které jsou vlněním ve struktuře časoprostoru. Astronomové již detekovali gravitační vlny emitované sloučením černých děr, ale složité interakce mezi osamělými černými dírami a jejich prostředím mohou také vést k emisi vln.
Pokud jsou vlnové délky gravitačních vln tak akorát (a pokud černá díra vyzařuje dostatek gravitačních vln, pak některé budou nutně tak akorát), pak mohou vybudit axiony kolem sebe. Axiony obklopující černou díru by se pak začaly pohybovat koordinovaně a spustily by uvolnění ještě více gravitačních vln.
Tyto nové gravitační vlny by způsobily ještě více excitací, dokud by se to celé nekaskádovalo jako laser a vysílalo těsně zaostřené gravitační vlny jedním směrem.
Liu, který teoretický jev nazval „gravitační laser“, poukázal na to, že by se jednalo o nový druh signálu gravitačních vln, zcela odlišný od všech, které jsme kdy viděli nebo studovali.
I když jsou tyto gravitační lasery výkonné, byly by velmi vzácné. Za prvé, podmínky by musely být správné, aby se spustila excitační kaskáda. Za druhé, většina laserů by směřovala pryč od Země, protože vystřelují z černých děr v náhodných směrech, takže bychom je nemohli vidět. Ale observatoře gravitačních vln nové generace by mohly být schopny detekovat gravitační lasery. Kdybychom je viděli, byl by to solidní důkaz, že temná hmota existuje ve formě axionů a že náš vesmír je natolik úžasný, že umožňuje existenci gravitačních laserů.
