L'11 febbraio 2016, gli scienziati del Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) hanno fatto la storia quando hanno annunciato il primo rilevamento delle onde gravitazionali. Originariamente previsto dalla teoria della relatività generale di Einstein un secolo prima, queste onde sono essenzialmente increspature nello spazio-tempo formate da importanti eventi astronomici, come la fusione di una coppia binaria di buco nero.
Questa scoperta non solo ha aperto un nuovo entusiasmante campo di ricerca, ma ha aperto le porte a molte possibilità intriganti. Una di queste possibilità, secondo un nuovo studio condotto da un team di scienziati russi, è che le onde gravitazionali potrebbero essere utilizzate per trasmettere informazioni. Più o meno allo stesso modo delle onde elettromagnetiche utilizzate per comunicare tramite antenne e satelliti, il futuro delle comunicazioni potrebbe essere basato sulla gravità.
Lo studio, che è recentemente apparso sulla rivista scientifica Gravità classica e quantistica, era guidato da Olga Babourova, professore all'Università statale pedagogica di Mosca (MPSU), e comprendeva membri dell'Università tecnica statale per l'edilizia stradale e automobilistica di Mosca (MADI) e l'Università per l'amicizia dei popoli della Russia (RUDN).
Per motivi di studio, il team ha condotto uno studio in tre fasi per determinare se i GW potevano essere codificati e utilizzati per trasmettere informazioni. Nella prima fase, hanno analizzato le proprietà dei GW in uno spazio affine-metrico generalizzato (una costruzione algebrica tridimensionale indipendente da vettori o punti di origine). Questo è simile a come vengono valutate le proprietà delle onde elettromagnetiche (e della relatività generale) usando la varietà quadridimensionale nota come spazio-tempo di Minowski.
Ciò ha permesso al team di passare dalla loro interpretazione matematica dei GW alla loro descrizione nello spazio reale. Nella seconda fase, i ricercatori hanno cercato di determinare se varie funzioni del tempo sarebbero cambiate nel processo di distribuzione dell'onda. Ciò che hanno scoperto è che le caratteristiche di un'onda potevano essere impostate sulla sorgente e quindi decodificate invariate su una seconda sorgente.
Nella terza fase, i ricercatori hanno testato per vedere se la loro struttura non metrica delle onde gravitazionali potesse essere utilizzata per codificare un segnale di informazione. Da questo, hanno determinato quello delle quattro dimensioni di un'onda (tre dimensioni spaziali e una dimensione temporale), tre potrebbero essere usate per codificare un segnale di informazione usando solo una funzione mentre la quarta potrebbe essere codificata usando due funzioni.
Nel ruolo di Nina V. Markova, assistente professore presso il C.M. Nikolsky Mathematical Institute, membro dello staff di RUDN e coautore dello studio - riassunto in un recente comunicato stampa RUDN:
"Abbiamo scoperto che le onde di non metricità sono in grado di trasmettere dati in modo simile alle onde di curvatura scoperte di recente, perché la loro descrizione contiene funzioni arbitrarie di tempo ritardato che possono essere codificate nella sorgente di tali onde (in perfetta analogia con le onde elettromagnetiche)."
Nel complesso, il team ha dimostrato che in base alla loro rappresentazione matematica, ci sono funzioni con onde gravitazionali che rimangono invariabili nel processo di distribuzione delle onde. Ciò significa che potrebbe essere possibile codificare le informazioni in queste onde nello stesso modo in cui abbiamo usato le onde elettromagnetiche per trasferire informazioni codificate tramite segnali radio per oltre un secolo.
Quindi, se gli scienziati sono in grado di sviluppare un metodo per incorporare le informazioni in una fonte di onde gravitazionali, potrebbero comunicarle in qualsiasi punto dello spazio senza cambiamenti. Ciò avrebbe enormi implicazioni per le comunicazioni nello spazio, in cui i satelliti e le future stazioni spaziali potrebbero trasmettere informazioni usando segnali di onde radio, ottiche e / o gravitazionali.
Ancora un'altra eccitante opportunità per il futuro dell'esplorazione spaziale. E tutto ciò è stato reso possibile grazie a un campo di ricerca scientifica cresciuto esponenzialmente in pochi anni.
