РАЗРЕШЕНИЕ ВЫРОЖДЕНИЯ МЕТРИЧЕСКИХ И ТЕЛЕПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ТЕОРИЙ ГРАВИТАЦИИ ПОСРЕДСТВОМ МНОГОКАНАЛЬНОЙ ГРАВИТАЦИОННО-ВОЛНОВОЙ АСТРОНОМИИ

Аннотация

Физическая природа темной энергии, а также нарастающее «натяжение Хаббла», расхождение между локальными темпами расширения Вселенной и темпами, наблюдавшимися на этапе раннего космического микроволнового фона, послужили стимулом для разработки альтернативных теорий гравитации. Однако выбор между этими моделями оказался весьма непростой задачей. Хотя стандартные расширения общей теории относительности, основанные на модификации метрики (например, f(R) - гравитация), и их телепараллельные аналоги (например, f(T) - гравитация) могут казаться структурно схожими с точки зрения фоновой космологической эволюции, они демонстрируют невероятную степень вырождения. Поскольку эти теории можно рассмотреть таким образом, чтобы они предсказывали идентичную космическую кинематику, использование измерений расширения Вселенной не позволит нам определить, обусловлено ли космическое ускорение кривизной пространства-времени R или кручением T. В данной работе мы показываем, что это математическое вырождение может быть явным образом устранено при исследовании динамики космических структур, а именно в случае линейных космологических возмущений. Мы аналитически доказываем, что хотя обе теории предсказывают существование модифицированного члена гравитационного трения α_M≠0, влияющего на распространение первичных гравитационных волн во Вселенной, они приводят к различным спектрам поляризации. Структурные различия между полями, порождаемыми кривизной, и полями, порождаемыми кручением, по-разному изменяют амплитуду и фазу отдельных мод поляризации в режиме возмущений.
Следовательно, мы предлагаем наблюдательный тест для будущих космических гравитационно-волновых интерферометров. Измеряя поляризацию гравитационных волн, слияний двойных компактных объектов, расстояние до которых известно, эти инструменты смогут выявить данные тонкие асимметричные сигнатуры. Этот подход открывает путь к чистому, модельно-независимому прорыву, позволяющему преодолеть исторические математические вырождения и однозначно определить истинную геометрическую природу ткани нашего пространства-времени.