Гравитационные волны превращаются в свет экспресс
Брошенный камень расходится кругами по воде. Гравитационная волна — такая же рябь, но в пространстве-времени. Её порождает, например, слияние двух чёрных дыр. В классической физике эта рябь вечна: раз возникнув, она летит сквозь Вселенную, не затухая.
Но гравитация подчиняется квантовым законам. Волна состоит из крошечных порций — гравитонов (частиц-переносчиков тяготения). Исследователи показали: поток гравитонов способен распадаться на пары фотонов — частиц света.
Классическая физика такой фокус запрещает. Это чисто квантовое явление.
Распад оставляет улики. Рождённые фотоны нагревают реликтовое излучение (остывший свет Большого взрыва), добавляют лишнее свечение в межгалактическое пространство и даже могут расщеплять ядра лёгких элементов вроде дейтерия. Авторы работы впервые оценили, насколько сильными должны быть исходные гравитационные волны, чтобы эти следы стали заметны. Пока ограничения жёсткие, но сам принцип открывает дверь: гравитационные волны можно ловить не только детекторами вроде LIGO, но и по их квантовому эху в свете.
Круги на воде исчезают, превращаясь в тепло. Гравитационная рябь тоже не вечна — она способна стать светом.
Гравитон настолько неуловим, что поймать одиночную частицу нереально — для этого понадобился бы детектор размером с Юпитер. Но коллективные эффекты, как в этой работе, делают гравитацию доступной для изучения через её квантовые привычки.
В романе «Контакт» Карла Сагана инопланетный сигнал содержит в себе чертежи машины, использующей гравитационные волны. Распад волн на свет — возможный ключ к расшифровке таких посланий.