Sciencemag.cz
Doporučujeme
Vědci provedli inovativní studii testující eventuální existenci zrcadlových asymetrií v našem vesmíru, a to na základě studia gravitačních vln z fúzí černých děr zachycených detektory LIGO a Virgo.
Kosmologický princip říká, že při pozorování ve velkých měřítkách je vesmír izotropní a homogenní. To mj. předpokládá i zrcadlovou symetrii – toho typu, kterou narušují např. biologicky aktivní molekuly nebo rozpad kaonu (slabá interakce, narušení parity). Gravitační vlny by ovšem měly být zrcadlově symetrické.
Stejně jako elektromagnetické vlny mají i gravitační vlny polarizaci, která může být buď pravotočivá, nebo levotočivá. Jinými slovy, vlna se může nějakým způsobem „otáčet“ ve směru nebo proti směru svého šíření. Některé typy splynutí černých děr – zejména ty, které vykazují precesní orbitální rovinu – mohou skutečně produkovat převahu jedné polarizace nad druhou, čímž individuálně zrcadlovou symetrii porušují. Pokud však platí kosmologický princip, ve „vesmíru jako celku“ by se tyto rozdíly měly zprůměrovat na nulu. Hlavní autor nového článku Juan Calderón Bustillo z Instituto Galego de Física de Altas Enerxías (IGFAE) uvádí jako analogii, že například fotbal je zrcadlově asymetrický. Většina střel a přihrávek přihrávek se provádí vnitřní stranou chodidla, což vyvolává rotaci míče proti směru hodinových ručiček. U gravitačních vln z černých děr by podobný výsledek byl velmi nečekaný.
V této studii autoři měřili polarizaci vln vyzařovaných při 47 zkoumaných splynutí černých děr a zjistili tři hlavní výsledky. Zaprvé, data odpovídají nulové průměrné polarizaci napříč zdroji, což je v souladu s kosmologickým principem. Statistiky jsou však dosud velmi omezené.
Za druhé, studie identifikovala pouze jeden individuální systém (GW200129), který přesvědčivě porušuje zrcadlovou symetrii. Zároveň však naznačuje, že by se to v nějaké míře mělo týkat nejméně 82 % studovaných fúzí černých děr.
A za třetí, jak dodává tisková zpráva, „zrcadlově asymetrické fúze mohou způsobit čistou emisi polarizovaných fotonů z kvantového vakua, a to prostřednictvím procesu podobného Hawkingovu záření. Naše studie identifikovala první zdroj (= GW200129, viz výše), který by mohl takový efekt vyvolat.“
Testing Mirror Symmetry in the Universe with LIGO-Virgo Black-Hole Mergers, Physical Review Letters (2025). https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.134.031402
Zdroj: Galician Institute of High Energy Physics / Phys.org, přeloženo / zkráceno
