ГРАВИТАЦИОННИТЕ ВЪЛНИ СА ОТКРИТИ ЗА ВТОРИ ПЪТ В ИСТОРИЯТА - ТЕХНИЧЕСКА КРИЗА - СЪОБЩЕНИЯ ЗА ПРЕСАТА - 2019

Anonim

За втори път в историята учените са открили директно гравитационни вълни. И точно така започва нова ера на астрономията.

Подобно на откритата първа гравитационна вълна, учените вярват, че сигналът е създаден от сблъсъкът на две черни дупки, макар и напълно различна двукомпонентна система от черни дупки, отколкото първата.

И двата сигнала бяха открити на лазерната интерферометърна гравитационно-вълновата обсерватория (LIGO). Екипът на LIGO се състои от изследователи от MIT и Caltech, които ръководят проектирането и изграждането и работят заедно, за да оперират съоръжението.

След отхвърлянето на всеки друг възможен източник на откритите пулсации, екипът на LIGO определи, че вълната съответства на един сценарий сред банка от стотици хиляди известни възможности на вълната: сблъсъкът на две черни дупки, които се сблъскват с половината от скоростта на светлината, 1, 4 милиарда светлинни години далеч.

"Първото събитие беше толкова красиво, че почти не можехме да повярваме. Сега фактът, че сме виждали друга гравитационна вълна, доказва, че наистина наблюдаваме население от двоични черни дупки във Вселената. Знаем, че много от тях ще се появят достатъчно често, за да направят интересна наука от тях. "Салваторе Витале, изследовател на MIT и член на екипа на LIGO

Гравитационните вълни са вълни в тъканта на пространството и времето във Вселената и са теоретизирани от Алберт Айнщайн преди повече от 100 години. Те са причинени от екстремни, катаклизмични събития, които се случват в космоса - като две черни дупки, които се сблъскват един с друг.

Илюстрация на сливането на черни дупки / Снимката е предоставена от LIGO / Caltech

Директното откриване на гравитационни вълни е огромна сделка, тъй като по този начин учените потвърждават теорията на Айнщайн за общата теория на относителността.

С обща теория на относителността, Айнщайн обясни понятието гравитация по съвсем нов начин. Той теоретизира, че масивните обекти във Вселената нарушават тъканта на пространственото време, което се усеща като гравитация.

Можем да мислим за вселената като огромен лист от гума, подобен на голям батут. Ако сте поставили масивен предмет на барабана на вселената, това би изкривило близкия район около него, причинявайки близките обекти да "гравитират" към него. По-масивните обекти ще създадат още по-големи изкривявания.

Ето защо по-големи, по-масивни обекти във Вселената събират по-голямо гравитационно натоварване.

Изясняването на тежестта на Айнщайн отговори на въпроси, които верността на Нютон не може да направи.

Нютон описва гравитацията като постоянна, моментна сила, при която по-масивните предмети ще имат по-силно издърпване от не толкова масивните обекти.

Това бе понятие, което помогна да се обяснят вътрешните работи на Вселената. Но имаше един проблем. Що се отнася до това как точно съществувала тази сила или как точно тази сила се прехвърляше от един обект на друг, Нютон нямаше отговор.

Теорията на Айнщайн по-добре обяснява наблюденията на вселената на учените, така че става преобладаващата теория за гравитацията.

И ако гравитацията съществува в начина, по който Айнщайн теоретизира, тогава гравитационните вълни трябва да съществуват и да могат да бъдат открити. Технически всеки предмет може да създава гравитационни вълни, но само невероятно масивни обекти и екстремни събития могат да създадат такива, достатъчно големи, за да можем да ги измерваме.

До неотдавна учените нямаха необходимите инструменти за откриване на тези вълни през вселената. Това се промени с създаването на LIGO.

LIGO от номерата / Infographic учтивост на Adrian Apodaca и Националната научна фондация

LIGO е огромно съоръжение, което отне повече от 570 милиона долара и 40 години за проектиране и развитие. Към днешна дата това е най-голямата научна инвестиция, която някога е направила Националната научна фондация.

Концепцията е доста проста. Гравитационните вълни трябва да удължат пространството в една посока и да компресират пространството в другата. Ако учените можеха да намерят изключително точен и чувствителен начин за измерване на пространството в равнината на XY на Земята, те биха могли да открият директно гравитационна вълна.

Разтягане на космоса от гравитационна вълна / Снимка е предоставена от Wikicommons

Оказва се, че LIGO е този изключително точен и чувствителен инструмент.

Съоръжението има две основни местоположения: една в Луизиана, а другата във Вашингтон. Всяко съоръжение има L-образен тунел с 4 километра (2, 5 мили) крака, перпендикулярни един на друг.

Лазерните лъчи се пулсират в перпендикулярни крака, а след това учените от LIGO измерват времето, необходимо на лазерния лъч да удари единия край на крака на тунела и да се върне в началната си точка.

Устройство на LIGO в Ханфорд, Вашингтон

Тъй като знаем скоростта на светлината, може да се вземе точно измерване на дължината на всяка крака на тунела. С тази информация учените можеха да определят дали пространството се компресира или се разтяга в двете посоки.

Използвайки тази стратегия, LIGO направи история с първото директно откриване на гравитационни вълни през февруари тази година. Устройството успя да открие участък от размера на част от диаметъра на протона в краищата на LIGO.

След като обявиха своите констатации, изпълнителният директор на лабораторията на LIGO Дейвид Рейце каза: "Това беше научен удар на луната. И ние го направихме - кацнахме на луната.

Сега същият екип открива втора, напълно отделена гравитационна вълна, която разтяга краката на LIGO дори по-малко, отколкото първата вълна.

LIGO позволява на учените да гледат вселената чрез изцяло нов обектив. Изследвайки гравитационните вълни, изследователите могат да научат повече за честотата на черни дупки и как се сливат.

С LIGO учените откриха изцяло нова ера на астрономията.

"Както можете да си представите, за повечето от нас тези откривания са имали много силно въздействие върху живота ни, защото ние чакахме това много дълго време. Това е невероятно преживяване през последните няколко месеца. "Лиза Барсоти, главен научен сътрудник в MIT и член на екипа на LIGO