Международная группа учёных представила результаты инновационного исследования, в котором они проверили существование зеркальной асимметрии во Вселенной путём изучения поляризации гравитационных волн, возникающих при слиянии чёрных дыр. Наблюдения проводились с помощью детекторов Advanced LIGO и Virgo.

Согласно Космологическому принципу, являющемуся основой современной космологии, Вселенная в крупных масштабах однородна и изотропна. Это означает, что наблюдатели в разных точках Вселенной должны видеть примерно одинаковые структуры независимо от своего местоположения. Следовательно, во Вселенной не должно быть предпочтения к вращению по часовой стрелке или против неё – того, что известно как «зеркальная симметрия».

В ходе исследования авторы измерили поляризацию волн, излучаемых 47 слияниями чёрных дыр. Результаты показали, что в среднем по всем источникам поляризация близка к нулю, что соответствует космологическому принципу. Однако была обнаружена одна система – GW200129, которая явно нарушает зеркальную симметрию. Более того, исследование указывает, что не менее 82% изученных слияний чёрных дыр должны нарушать симметрию, даже если эти случаи нельзя индивидуально идентифицировать.

Др. Адриан дель Рио, соавтор исследования из Университета Карлоса III в Мадриде, подчёркивает значимость результатов для квантовой гравитации: «В предыдущем исследовании мы показали, что асимметричные слияния могут вызывать излучение поляризованных фотонов из квантового вакуума через процесс, подобный излучению Хокинга. Наше исследование идентифицировало первый жизнеспособный источник такого эффекта – систему GW200129».

В дополнительном исследовании, опубликованном на arXiv, авторы показали связь между наблюдаемой асимметрией и явлением гравитационной отдачи. Самсон Леонг, аспирант Китайского университета Гонконга, поясняет: «Слияния чёрных дыр излучают гравитационные волны неизотропно. Как при выстреле из ружья, это заставляет конечную чёрную дыру получать отдачу и приобретать вращение, которое может быть правосторонним или левосторонним относительно направления движения».