Gravitationsvågor, upptäcktes först 2016, erbjuda ett nytt fönster på universum, med potential att berätta om allt från tiden efter Big Bang till nyare händelser i galaxcentra.

Och medan detektorn Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) som kostar miljarder dollar tittar på 24/7 för gravitationsvågor att passera genom jorden, ny forskning visar att dessa vågor lämnar efter sig massor av "minnen" som kan hjälpa till att upptäcka dem även efter att de har passerat.

"Att gravitationsvågor kan lämna permanenta förändringar i en detektor efter att gravitationsvågorna har passerat är en av de ganska ovanliga förutsägelserna av allmän relativitetsteori, " sa doktorand Alexander Grant, huvudförfattare till "Persistent Gravitational Wave Observables:General Framework, " publicerad 26 april i Fysisk granskning D .

Fysiker har länge vetat att gravitationsvågor lämnar ett minne på partiklarna längs deras väg, och har identifierat fem sådana minnen. Forskare har nu hittat ytterligare tre efterverkningar av att en gravitationsvåg passerat, "observable gravitationsvågor" som en dag kan hjälpa till att identifiera vågor som passerar genom universum.

Varje ny observerbar, Grant sa, ger olika sätt att bekräfta den allmänna relativitetsteorin och ger insikt i gravitationsvågornas inneboende egenskaper.

Dessa fastigheter, forskarna sa, kan hjälpa till att extrahera information från den kosmiska mikrovågsbakgrunden - strålningen som blev över från Big Bang.

"Vi förutsåg inte rikedomen och mångfalden av det som kunde observeras, sa Éanna Flanagan, Edward L. Nichols professor och professor i fysik och professor i astronomi.

"Det som var förvånande för mig med den här forskningen är hur olika idéer ibland oväntat var relaterade, " sa Grant. "Vi övervägde en stor mängd olika observerbara objekt, och fann att ofta veta om en, du behövde ha förståelse för den andre."

Forskarna identifierade tre observerbara objekt som visar effekterna av gravitationsvågor i ett plant område i rymdtid som upplever en explosion av gravitationsvågor, varefter den återgår till att vara en platt region. Den första observerbara, "kurva avvikelse, "är hur mycket två accelererande observatörer skiljer sig från varandra, jämfört med hur observatörer med samma accelerationer skulle separera från varandra i ett plant utrymme ostört av en gravitationsvåg.

Den andra observerbara, "holonomi, " erhålls genom att transportera information om en partikels linjära och vinkelmoment längs två olika kurvor genom gravitationsvågorna, och jämföra de två olika resultaten.

Den tredje tittar på hur gravitationsvågor påverkar den relativa förskjutningen av två partiklar när en av partiklarna har ett inre spinn.

Var och en av dessa observerbara egenskaper definieras av forskarna på ett sätt som kan mätas med en detektor. Detekteringsprocedurerna för kurvavvikelse och de snurrande partiklarna är "relativt enkla att utföra, " skrev forskarna, kräver endast "ett sätt att mäta separation och för observatörerna att hålla reda på sina respektive accelerationer."

Att upptäcka den observerbara holonomi skulle vara svårare, de skrev, "kräver två observatörer för att mäta rumtidens lokala krökning (potentiellt genom att själva bära runt små gravitationsvågsdetektorer)." Med tanke på storleken som behövs för att LIGO ska detektera ens en gravitationsvåg, förmågan att upptäcka observerbara holonomi är utom räckhåll för nuvarande vetenskap, säger forskare.

"Men vi har redan sett många spännande saker med gravitationsvågor, och vi kommer att se mycket mer. Det finns till och med planer på att placera en gravitationsvågsdetektor i rymden som skulle vara känslig för andra källor än LIGO, sa Flanagan.