Op 11 februari 2016 schreven wetenschappers van het Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) geschiedenis toen ze de eerste detectie van zwaartekrachtgolven aankondigden. Oorspronkelijk voorspeld gemaakt door Einstein's Theory of General Relativity een eeuw eerder, zijn deze golven in wezen rimpelingen in de ruimtetijd die worden gevormd door grote astronomische gebeurtenissen - zoals de samenvoeging van een binair zwart gatpaar.
Deze ontdekking opende niet alleen een spannend nieuw onderzoeksgebied, maar opende ook de deur naar vele intrigerende mogelijkheden. Een dergelijke mogelijkheid is volgens een nieuwe studie van een team van Russische wetenschappers dat zwaartekrachtsgolven kunnen worden gebruikt om informatie over te dragen. Net zoals elektromagnetische golven worden gebruikt om te communiceren via antennes en satellieten, kan de toekomst van communicatie gebaseerd zijn op de zwaartekracht.
De studie, die onlangs in het wetenschappelijke tijdschrift verscheen Klassieke en kwantumzwaartekrachtwerd geleid door Olga Babourova, een professor aan de Moscow Pedagogical State University (MPSU), en bestond uit leden van de Moscow Automobile and Road Construction State Technical University (MADI) en de Peoples ’Friendship University of Russia (RUDN).
Omwille van hun studie voerde het team een drietrapsonderzoek uit om te bepalen of GW's konden worden gecodeerd en gebruikt om informatie over te dragen. In de eerste fase analyseerden ze de eigenschappen van GW's in een gegeneraliseerde affine-metrische ruimte (een driedimensionale algebraïsche constructie die onafhankelijk is van vectoren of oorsprongspunten). Dit is vergelijkbaar met hoe de eigenschappen van elektromagnetische golven (en algemene relativiteit) worden geëvalueerd met behulp van het vierdimensionale spruitstuk dat bekend staat als Minowski-ruimtetijd.
Hierdoor kon het team van hun wiskundige interpretatie van GW's naar hun beschrijving in de echte ruimte gaan. In de tweede fase probeerden de onderzoekers te bepalen of verschillende functies van tijd zouden veranderen in het proces van de verspreiding van de golf. Wat ze ontdekten was dat de kenmerken van een golf bij de bron konden worden ingesteld en vervolgens ongewijzigd bij een tweede bron konden worden gedecodeerd.
In de derde fase testten de onderzoekers of hun niet-metrische structuur van gravitatiegolven gebruikt kon worden om een informatiesignaal te coderen. Hieruit bepaalden ze dat van de vier dimensies van een golf (drie ruimtelijke dimensies en één tijddimensie), drie konden worden gebruikt om een informatiesignaal te coderen met slechts één functie, terwijl de vierde kon worden gecodeerd met twee functies.
Zoals Nina V. Markova - een assistent-professor aan de C.M. Nikolsky Mathematical Institute, een medewerker van RUDN en een co-auteur van de studie - samengevat in een recent RUDN-persbericht:
"We ontdekten dat niet-metrische golven in staat zijn om gegevens op dezelfde manier over te brengen als de recent ontdekte krommingsgolven, omdat hun beschrijving willekeurige functies van vertraagde tijd bevat die kunnen worden gecodeerd in de bron van dergelijke golven (in een perfecte analogie met elektromagnetische golven)."
Over het algemeen heeft het team aangetoond dat er op basis van hun wiskundige weergave functies met zwaartekrachtsgolven zijn die onveranderlijk blijven in het proces van golfverdeling. Dit betekent dat het mogelijk zou kunnen zijn om informatie in deze golven te coderen zoals we al meer dan een eeuw elektromagnetische golven gebruiken om gecodeerde informatie via radiosignalen over te dragen.
Dus als wetenschappers een methode kunnen ontwikkelen om informatie op te nemen in een zwaartekrachtsgolfbron, kunnen ze deze zonder verandering naar elk punt in de ruimte communiceren. Dit zou enorme gevolgen hebben voor communicatie in de ruimte, waar satellieten en toekomstige ruimtestations informatie zouden kunnen verzenden met behulp van radio-, optische en / of zwaartekrachtsgolfsignalen.
Weer een opwindende kans voor de toekomst van ruimteverkenning. En het werd allemaal mogelijk gemaakt dankzij een veld van wetenschappelijk onderzoek dat in slechts een paar jaar exponentieel is gegroeid.
