Yerçekimi dalgaları nedir?
Yerçekimi dalgaları, yerçekimi alanında yayılan değişikliklerdir.
Polarize yerçekimi dalgası
Genel görelilik teorisinde olduğu gibiDiğer modernlerin çoğu, yerçekimi dalgalarının, büyük cisimlerin değişken ivmeli hareketinden ortaya çıktığını göstermektedir. Yerçekimi dalgaları uzayda ışık hızında serbestçe yayılır. Boyutları çok küçüktür ve kaydedilmesi zordur.
Yerçekimi dalgaları ilk kez keşfedildiEylül 2015'te, LIGO gözlemevinin iki ikiz dedektörü, muhtemelen iki kara deliğin birleşmesinden ve bir tane daha büyük dönen kara deliğin oluşmasından kaynaklanan yerçekimsel dalgaları tespit etti.
Bileşenleri dönerken herhangi bir çift yıldızortak bir kütle merkezi etrafında enerji kaybeder (varsayıldığı gibi - yerçekimi dalgalarının radyasyonu nedeniyle) ve sonunda bir araya gelir. Ancak sıradan, kompakt olmayan çift yıldızlar için bu süreç çok uzun bir zaman alır, yani Evrenin şimdiki yaşından çok daha uzun.
Çift kompakt sistem şunlardan oluşuyorsa:nötron yıldızlarının çiftleri, kara delikler veya her ikisinin bir kombinasyonu, birleşme birkaç milyon yıl içinde gerçekleşebilir. Önce nesneler birbirine yaklaşır ve yörünge süreleri kısalır. Sonra, son aşamada bir çarpışma ve asimetrik bir yerçekimi çökmesi var. Bu süreç bir saniyeden daha kısa sürer ve bu süre zarfında enerji, bazı tahminlere göre sistemin kütlesinin% 50'sinden fazla olan yerçekimsel radyasyona salınır.
Yerçekimi dalgaları nasıl bulunur?
Yerçekimi dalgalarını zayıf olduklarından dolayı tespit etmek oldukça zordur. Bunları kaydeden cihazlar yerçekimsel dalga dedektörleridir. 1960'ların sonlarından beri tespit girişimleri yapılıyor.
Tespit edilebilir genlikte yerçekimsel dalgalarçift pulsarın çöküşü sırasında doğarlar. Benzer olaylar galaksimizin çevresinde yaklaşık on yılda bir meydana gelir. Kütleçekimsel teleskoplar ve antenler için kütleçekim dalgalarının en güçlü ve en sık görülen kaynakları, yakın gökadalardaki ikili sistemlerin çökmesiyle ilişkili felaketlerdir. Yakın gelecekte, iyileştirilmiş yer çekimi dedektörleri tarafından yılda birkaç benzer olayın kaydedilmesi ve Dünya'nın yakınındaki ölçümlerin 10−21—10−23 oranında saptırılması bekleniyor.
Ortak bir kütle merkezi etrafında dairesel yörüngelerde hareket eden iki cisim
Yerçekimi dalgalarını tespit etmenin yeni yolları
2017 yılında, altında bir deney yapan bilim adamlarıLazer İnterferometrik Yerçekimi Dalga Gözlemevi (LIGO), Dünya'dan yaklaşık 1,3 milyar ışıkyılı uzaklıkta iki kara deliğin birleşmesiyle oluşan yerçekimi dalgalarının ilk doğrudan tespiti için Nobel Fizik Ödülü'nü kazandı. Bu çarpışmanın yarattığı dalgalar, Evren'in yerçekimi dalgası arka planını ihlal ederek Dünya'ya ulaştı.
Bu kadar tek seferlik şiddetli rahatsızlıklara ek olarakAstrofizikçilerin düzeltmeyi öğrendikleri, yerçekimi dalgalarının sözde bir arka planı var - teoriye göre sürekli Dünya'yı yıkayan sabit bir yerçekimi radyasyonu akışı.
Arka planı tespit etmek için başka bir fırsatEvreni dolduran yerçekimi dalgaları, uzaktaki pulsarların yüksek hassasiyetli bir zamanlamasıdır - Dünya ile pulsar arasındaki boşluktan geçen yerçekimi dalgalarının etkisi altında karakteristik bir şekilde değişen darbelerinin varış zamanının bir analizi.
2013 yılı itibarıyla zamanlama doğruluğunun şu şekilde olduğu tahmin edilmektedir:Evrenimizdeki birçok kaynaktan gelen arka plan dalgalarını tespit edebilmek için yaklaşık bir kat arttırılması gerekiyor ve bu görev on yılın sonundan önce çözülebilir. Ancak bir yerçekimsel dalganın geçişi, bu parlamaların kaydedildiği zamanı birkaç nanosaniye kadar hafifçe değiştirmelidir. Böylece, uzaktaki pulsarların zamanlamasını doğru bir şekilde takip ederek galaksinin yerçekimsel dalga arka planını tespit etmek teorik olarak mümkün oluyor. Bu, NANOGrav projesinin ön sonuçlarıyla doğrulandı.
Bilim adamları hangi yeni yerçekimi dalgalarını buldu?
Bilim insanları, Evren'den geçen ve uzay-zaman dokusunu bozan sabit kütleçekimsel radyasyonun işaretlerini tespit edebildiklerini söyledi.
Veri setimizde güçlü bir sinyal bulduk. Bunların arka planda yerçekimsel dalgalar olduğunu henüz söyleyemeyiz ama hedefimiz yaklaşıyor.
Joseph Simon, astrofizikçi ve makalenin baş yazarı
Yazarlara göre, başka hiçbir gözlemeviarka plandaki yerçekimi dalgalarını algılayabilir, çünkü birkaç saniye süren tek seferlik olayları aramaya odaklanırlar. Deneyin bir parçası olarak, bilim adamları birkaç yıldır 45 pulsarı izliyorlar ve frekanslarında ufak değişiklikler olduğunu şimdiden buldular. Pulsarlar, sürekli aynı yerde bulunan galaktik deniz fenerleri ile karşılaştırılabilir.
Yıllarca veya on yıllarca süren dalgaları arıyoruz.Teoriye göre galaktik birleşmeler ve diğer kozmolojik olaylar, devasa kütleçekim dalgalarının sürekli patlamasına neden oluyor. Böyle bir dalganın Dünya'nın yanından geçmesi yıllar hatta daha uzun zaman alır. Bu nedenle mevcut başka hiçbir deney bunları doğrudan tespit edemez.
Joseph Simon, astrofizikçi ve makalenin baş yazarı
Geçen yerçekimi dalgaları değişirPulsarlardan yayılan, bu ışınların uzayda hareket ettiği göreceli mesafeleri artıran veya daraltan sabit bir ışık modeli. Başka bir deyişle, bilim adamları, pulsar radyasyonunun Dünya'ya varış zamanındaki ilişkili değişiklikleri takip ederek teorik olarak yerçekimi dalgalarının arka planını tespit edebilirler.
Bu yerçekimi dalgaları ne yapıyor?
Geçen yerçekimi dalgaları değişiyorpulsarlardan yayılan, bu ışınların uzayda kat ettiği göreceli mesafeyi artıran veya sıkıştıran sabit bir ışık modeli. Başka bir deyişle, bilim adamları, pulsar radyasyonunun Dünya'ya varış zamanlarındaki ilişkili değişiklikleri izleyerek, yerçekimi dalgalarının arka planını teorik olarak tespit edebilirler. Ancak bu kesin sonuçlar için yeterli değildir. Bu nedenle gökbilimciler, çok sayıda pulsardaki bu tür sapmaları tespit etmeyi mümkün kılacak bir araçlar ağı olan IPTA'yı oluşturma planlarını duyurdular.
Yerçekimi dalgası arka planının tespitiileriye doğru büyük bir adım, ama yalnızca bir ilk adım. Bir sonraki aşama bunların kaynaklarının keşfedilmesi ve ardından Evren hakkında bize söyleyebilecekleri yeni her şeyin keşfedilmesi olacak.
Joseph Simon, astrofizikçi ve makalenin baş yazarı
Daha fazla oku
Araştırma: insanlar süper zeki AI makinelerini kontrol edemeyecek
Kürtaj ve bilim: doğum yapacak çocuklara ne olacak
Hubble'ın en güzel resimlerine göz atın. Teleskop 30 yılda ne gördü?