Mik azok a gravitációs hullámok?
A gravitációs hullámok a gravitációs térben bekövetkező változások, amelyek terjednek
Polarizált gravitációs hullám
Az általános relativitáselméletben, valamint inA legtöbb modern másik azt jelzi, hogy a gravitációs hullámok változó gyorsulású, nagy tömegű testek mozgásából származnak. A gravitációs hullámok szabadon terjednek a térben fénysebességgel. Nagyon kis méretűek és nehezen regisztrálhatók.
Először fedezték fel a gravitációs hullámokat2015 szeptemberében a LIGO obszervatórium két ikerdetektora észlelte azokat a gravitációs hullámokat, amelyek valószínűleg két fekete lyuk egyesüléséből és egy további masszív forgó fekete lyuk kialakulásából származnak.
Bármely kettős csillag, amint az összetevői forognakegy közös tömegközéppont körül energiát veszít (amint azt feltételezik - a gravitációs hullámok sugárzása miatt), és végül összeolvad. Ám a közönséges, nem kompakt, kettős csillagok esetében ez a folyamat nagyon hosszú ideig tart, sokkal tovább tart, mint az Univerzum jelenlegi kora.
Ha a dupla kompakt rendszer abból állpár neutroncsillag, fekete lyuk vagy mindkettő kombinációja, az egyesülés néhány millió év múlva bekövetkezhet. Eleinte az objektumok közelednek egymáshoz, és a pályájuk időtartama csökken. Ezután a végső szakaszban ütközés és aszimmetrikus gravitációs összeomlás következik be. Ez a folyamat a másodperc töredékéig tart, és ez idő alatt az energia felszabadul a gravitációs sugárzásba, amely egyes becslések szerint a rendszer tömegének több mint 50% -a.
Hogyan találhatók meg a gravitációs hullámok?
A gravitációs hullámokat gyengeségük miatt elég nehéz észlelni. Ezek regisztrálására szolgáló eszközök gravitációs hullámdetektorok. Az 1960-as évek vége óta történtek felderítési kísérletek.
Érzékelhető amplitúdójú gravitációs hullámokkettős pulzár összeomlása során születnek. Hasonló események körülbelül egy évtizedben fordulnak elő galaxisunk környékén. A gravitációs távcsövek és antennák gravitációs hullámainak legerősebb és leggyakoribb forrásai a közeli galaxisok kettős rendszereinek összeomlásával kapcsolatos katasztrófák. Várhatóan a közeljövőben évente több hasonló eseményt rögzítenek továbbfejlesztett gravitációs detektorokon, amelyek 10-21-10-23-ra torzítják a mérőszámot a Föld környékén.
Két test körkörösen kering egy közös tömegközéppont körül
Új módszerek a gravitációs hullámok észlelésére
2017-ben azok a tudósok, akik kísérletet végeztekA Lézer Interferometrikus Gravitációs Hullám Megfigyelő Intézet (LIGO) elnyerte a fizikai Nobel-díjat a Földtől mintegy 1,3 milliárd fényévnyi két fekete lyuk összeolvadása által létrehozott gravitációs hullámok első közvetlen észleléséért. Az ütközés által generált hullámok megsértették az Univerzum gravitációs-hullámos hátterét, és elérték a Földet.
Az ilyen egyszeri erős zavarok mellettamelyet az asztrofizikusok már megtanultak rögzíteni, a gravitációs hullámoknak van egy úgynevezett háttere - a gravitációs sugárzás állandó áramlása, amely az elmélet szerint folyamatosan mossa a Földet.
Egy újabb lehetőség a háttér felderítéséreaz univerzumot kitöltő gravitációs hullámok egy távoli pulzusok nagy pontosságú időzítése - a Föld és a pulzár közötti térben áthaladó gravitációs hullámok hatására jellemző impulzusok érkezési idejének elemzése.
2013-tól az időzítés pontossága a becslések szerint ez leszkörülbelül egy nagyságrenddel kell emelni ahhoz, hogy az Univerzumunk számos forrásából származó háttérhullámokat észlelni tudjuk, és ez a feladat még az évtized vége előtt megoldható. De a gravitációs hullám áthaladása enyhén, néhány nanomásodperccel megváltoztatja azt az időt, amikor ezeket a kitöréseket rögzítik. Így a távoli pulzárok időzítésének pontos követésével elméletileg lehetséges a galaxis gravitációs hullámháttérének kimutatása. Ezt a NANOGrav projekt előzetes eredményei is megerősítik.
Milyen új gravitációs hullámokat találtak a tudósok?
A tudósok azt mondták, hogy képesek voltak észlelni az állandó gravitációs sugárzás jeleit, amely áthalad az Univerzumon, és torzítja a téridő szövetét.
Erős jelet találtunk az adatkészletünkben. Még nem mondhatjuk, hogy ezek háttér-gravitációs hullámok, de a célunk egyre közelebb van.
Joseph Simon, asztrofizikus és a tanulmány vezető szerzője
A szerzők szerint nincs más obszervatóriumképesek észlelni a háttér gravitációs hullámokat, mert azok több másodpercig tartó egyszeri események keresésére összpontosítanak. A kísérlet részeként a tudósok több éven keresztül 45 pulzust követtek nyomon - és már megtalálták a frekvenciájuk enyhe változásának jeleit. A pulzárok összehasonlíthatók a galaktikus világítótornyokkal, amelyek állandóan ugyanazon a helyen vannak.
Évekig, évtizedekig tartó hullámokat keresünk.Az elmélet szerint a galaktikus egyesülések és más kozmológiai események hatalmas gravitációs hullámok állandó kitörését okozzák. Évekbe vagy még tovább tart, amíg egy ilyen hullám elhalad a Föld mellett. Emiatt más meglévő kísérletek sem tudják közvetlenül észlelni őket.
Joseph Simon, asztrofizikus és a tanulmány vezető szerzője
Az áthaladó gravitációs hullámok megváltoznaka pulzárokból kiinduló stabil fényminta, növelve vagy összehúzva azt a relatív távolságot, amelyet ezek a sugarak az űrben megtesznek. Más szavakkal, a tudósok elméletileg képesek detektálni a gravitációs hullámok hátterét, a korrelált változások nyomon követésével a pulzár sugárzásának a Földre érkezésének idejében.
Mit csinálnak ezek a gravitációs hullámok?
Az áthaladó gravitációs hullámok megváltoznaka pulzárokból kiáramló stabil fénymintázat, növelve vagy összenyomva a relatív távolságot, amelyet ezek a sugarak megtesznek a térben. Más szóval, a tudósok elméletileg kimutathatják a gravitációs hullámok hátterét a pulzársugárzás Földre érkezési idejének korrelált változásainak nyomon követésével. Ez azonban nem elegendő a végleges következtetésekhez. Ezért a csillagászok bejelentették, hogy létrehozzák az IPTA-t, egy olyan műszerhálózatot, amely lehetővé teszi az ilyen eltérések kimutatását nagyszámú pulzár esetében.
Detektálása a gravitációs hullám háttér lesznagy lépés előre, de csak az első lépés. A következő szakasz a forrásaik feltárása, majd minden újdonság, amit az Univerzumról tudnak mondani.
Joseph Simon, asztrofizikus és a tanulmány vezető szerzője
Olvass tovább
Kutatás: az emberek nem lesznek képesek irányítani a szuperintelligens AI gépeket
Abortusz és tudomány: mi lesz a gyerekekkel, akik szülni fognak
Nézze meg a Hubble legszebb képeit. Mit látott a távcső 30 év alatt?