2016年2月11日、レーザー干渉計重力波観測所(LIGO)の科学者たちは、重力波の最初の検出を発表したとき、歴史を築きました。 1世紀前のアインシュタインの一般相対性理論によって最初に予測されたこれらの波は、バイナリブラックホールペアの結合などの主要な天文学イベントによって形成される、本質的に時空の波紋です。
この発見は、刺激的な新しい研究分野を切り開いただけでなく、多くの興味深い可能性への扉を開きました。ロシアの科学者のチームによる新しい研究によると、そのような可能性の1つは、重力波を使用して情報を送信できる可能性があることです。電磁波がアンテナや衛星を介して通信するために使用されるのとほぼ同じように、通信の将来は重力に基づく可能性があります。
最近科学ジャーナルに掲載された研究 古典および量子重力、モスクワ教育大学(MPSU)の教授であるオルガバボロバが率いるほか、モスクワ自動車道路建設大学工科大学(MADI)およびロシア人民友好大学(RUDN)のメンバーも含まれていました。
チームは調査のために、3段階の調査を実施して、GWをエンコードして情報の送信に使用できるかどうかを判断しました。最初の段階では、一般化されたアフィンメトリック空間(ベクトルや原点に依存しない3次元代数的構成)でGWのプロパティを分析しました。これは、ミノウスキー時空として知られる4次元多様体を使用して電磁波(および一般相対性理論)の特性を評価する方法に似ています。
これにより、チームはGWの数学的解釈から実空間での説明に移行できました。第二段階では、研究者達は波の分布の過程で時間の様々な機能が変化するかどうかを決定しようとしました。彼らが発見したのは、波の特性をソースで設定し、次に2番目のソースで変更せずにデコードできることです。
第3段階では、重力波の非計量的構造を使用して情報信号をエンコードできるかどうかをテストしました。このことから、波の4つの次元(3つの空間次元と1つの時間次元)のうち、3つを使用して1つの関数のみを使用して情報信号を符号化し、4つ目を2つの関数を使用して符号化できると判断しました。
Nina V. Markova – C.M.の助教授としてNikolsky Mathematical Institute、RUDNのスタッフ、およびこの研究の共著者–最近のRUDNプレスリリースに要約されています。
「非計量性波は、最近発見された曲率波と同様にデータを送信できることがわかりました。その記述には、そのような波の発生源でエンコードできる遅延時間の任意関数が含まれているためです(電磁波と完全に類似しています)。」
全体的に、チームはその数学的表現に基づいて、波の分布の過程で不変のままである重力波を伴う関数があることを示しました。これは、1世紀以上にわたって電波を使用してエンコードされた情報を転送するために電磁波を使用してきたのと同じ方法で、これらの波で情報をエンコードできる可能性があるということです。
したがって、科学者が重力波の発生源に情報を組み込む方法を開発できれば、変化することなく宇宙の任意の点に情報を伝達できます。これは、衛星や将来の宇宙ステーションが無線、光、重力波信号を使用して情報を送信できる宇宙での通信に多大な影響を及ぼします。
宇宙探査の未来のためのさらにもう一つの刺激的な機会。そしてそれはすべて、ほんの数年で指数関数的に成長した科学研究の分野のおかげで可能になりました。