Fjalë për fjalë pak orë më parë erdhi lajmi i pritur prej kohësh në botën shkencore. Një grup shkencëtarësh nga disa vende, të cilët punojnë si pjesë e projektit ndërkombëtar LIGO Scientific Colaboration, thonë se me ndihmën e disa observatorëve detektorë, kanë mundur të zbulojnë valët gravitacionale në laborator.
Ata po analizojnë të dhënat nga dy Observatori Gravitacional-Valë Gravitacionale me Interferometër Laser (LIGO) të vendosura në Luiziana dhe Uashington në Shtetet e Bashkuara.
Siç u tha në konferencën për shtyp të projektit LIGO, valët gravitacionale u regjistruan më 14 shtator 2015, fillimisht në një observator, dhe më pas pas 7 milisekonda në tjetrin.
Bazuar në analizën e të dhënave të marra, e cila u krye nga shkencëtarë nga shumë vende, përfshirë Rusinë, u zbulua se vala gravitacionale u shkaktua nga përplasja e dy vrimave të zeza me një masë 29 dhe 36 herë më shumë se masa e dielli. Pas kësaj, ata u bashkuan në një vrimë të madhe të zezë.
Kjo ndodhi 1.3 miliardë vjet më parë. Sinjali erdhi në Tokë nga konstelacioni i Resë Magelanik.
Sergej Popov (astrofizikan në Institutin Astronomik Shtetëror Sternberg të Universitetit Shtetëror të Moskës) shpjegoi se çfarë janë valët gravitacionale dhe pse është kaq e rëndësishme matja e tyre.
Teoritë moderne të gravitetit janë teori gjeometrike të gravitetit, pak a shumë gjithçka nga teoria e relativitetit. Vetitë gjeometrike të hapësirës ndikojnë në lëvizjen e trupave ose objekteve të tilla si një rreze drite. Dhe anasjelltas - shpërndarja e energjisë (kjo është e njëjtë me masën në hapësirë) ndikon në vetitë gjeometrike të hapësirës. Kjo është shumë e lezetshme, sepse është e lehtë të vizualizohet - i gjithë ky aeroplan elastik i rreshtuar në një qelizë ka një kuptim të caktuar fizik, megjithëse, natyrisht, jo gjithçka është aq e mirëfilltë.
Fizikantët përdorin fjalën "metrik". Një metrikë është ajo që përshkruan vetitë gjeometrike të një hapësire. Dhe këtu kemi trupa që lëvizin me nxitim. Gjëja më e thjeshtë është se kastraveci rrotullohet. Është e rëndësishme që, për shembull, të mos jetë një top dhe jo një disk i rrafshuar. Është e lehtë të imagjinohet se kur një kastravec i tillë rrotullohet në një plan elastik, prej tij do të rrjedhin valëzime. Imagjinoni që jeni duke qëndruar diku, dhe kastraveci ose do të kthejë njërën anë drejt jush, ose tjetrën. Ndikon në hapësirë dhe kohë në mënyra të ndryshme, rrjedh një valë gravitacionale.
Pra, një valë gravitacionale është një valëzim që rrjedh përgjatë metrikës hapësirë-kohë.
Rruaza në hapësirë
Kjo është një veti themelore e të kuptuarit tonë bazë se si funksionon graviteti, dhe njerëzit kanë dashur ta testojnë atë për njëqind vjet. Ata duan të sigurohen që efekti është aty dhe se ai është i dukshëm në laborator. Në natyrë, kjo është parë tashmë rreth tre dekada më parë. Si duhet të manifestohen valët gravitacionale në jetën e përditshme?
Mënyra më e lehtë për ta ilustruar këtë është: nëse hidhni rruaza në hapësirë në mënyrë që ato të shtrihen në një rreth dhe kur vala gravitacionale kalon pingul me planin e tyre, ato do të fillojnë të kthehen në një elips, të ngjeshur në një mënyrë ose në tjetrën. Fakti është se hapësira përreth tyre do të trazohet dhe ata do ta ndjejnë atë.
"G" në Tokë
Njerëzit e bëjnë diçka të tillë, vetëm jo në hapësirë, por në Tokë.
Në një distancë prej katër kilometrash nga njëra-tjetra, pasqyrat varen në formën e shkronjës "g" [që do të thotë observatorë amerikanë LIGO].
Rrezet e lazerit drejtohen - ky është një interferometër, një gjë e mirëkuptuar. Teknologjia moderne bën të mundur matjen e një efekti fantastikisht të vogël. Ende nuk e besoj, e besoj, por thjesht nuk më përshtatet në kokën time - zhvendosja e pasqyrave të varura në një distancë prej katër kilometrash nga njëra-tjetra është më e vogël se madhësia e një bërthame atomike. Kjo është e vogël edhe në krahasim me gjatësinë e valës së këtij lazeri. Kjo ishte kapja: graviteti është forca më e dobët, dhe për këtë arsye zhvendosjet janë shumë të vogla.
U desh një kohë shumë e gjatë, njerëzit janë përpjekur ta bëjnë këtë që nga vitet 1970, ata kaluan jetën e tyre duke kërkuar valë gravitacionale. Dhe tani vetëm aftësitë teknike bëjnë të mundur marrjen e regjistrimit të një valë gravitacionale në kushte laboratorike, domethënë këtu erdhi dhe pasqyrat u zhvendosën.
Drejtimi
Brenda një viti, nëse gjithçka shkon mirë, do të ketë tre detektorë në botë. Tre detektorë janë shumë të rëndësishëm, sepse këto gjëra janë shumë të këqija në përcaktimin e drejtimit të sinjalit. Përafërsisht në të njëjtën mënyrë siç e dëgjojmë dobët drejtimin e burimit. "Tingull nga diku në të djathtë" - këta detektorë ndjejnë diçka të tillë. Por nëse tre persona qëndrojnë në një distancë nga njëri-tjetri, dhe njëri dëgjon tingullin në të djathtë, tjetri në të majtë dhe i treti prapa, atëherë ne mund të përcaktojmë me shumë saktësi drejtimin e zërit. Sa më shumë detektorë të ketë, aq më shumë të shpërndahen në të gjithë globin, aq më saktë mund të përcaktojmë drejtimin drejt burimit dhe më pas do të fillojë astronomia.
Në fund të fundit, detyra përfundimtare nuk është vetëm konfirmimi i teorisë së përgjithshme të relativitetit, por edhe marrja e njohurive të reja astronomike. Imagjinoni sikur ekziston një vrimë e zezë që peshon dhjetë herë më shumë se masa e Diellit. Dhe përplaset me një tjetër vrimë të zezë që peshon dhjetë masa diellore. Përplasja ndodh me shpejtësinë e dritës. Energji e përparuar. Eshte e vertete. Ka një sasi fantastike të saj. Dhe nuk ka... Janë thjesht valëzime të hapësirës dhe kohës. Do të thosha se zbulimi i bashkimit të dy vrimave të zeza do të jetë konfirmimi më i besueshëm për një kohë të gjatë se vrimat e zeza kanë të bëjnë me vrimat e zeza që ne mendojmë.
Le të kalojmë nëpër çështjet dhe fenomenet që mund të zbulojë.
A ekzistojnë vërtet vrimat e zeza?
Sinjali i pritur nga njoftimi LIGO mund të jetë prodhuar nga dy vrima të zeza të bashkuara. Ngjarjet e tilla janë më energjikët e njohura; forca e valëve gravitacionale të emetuara prej tyre mund të shkëlqejë shkurtimisht të gjitha yjet e universit të vëzhgueshëm në total. Bashkimi i vrimave të zeza është gjithashtu mjaft i lehtë për t'u interpretuar në terma të valëve gravitacionale shumë të pastra.
Një bashkim i vrimave të zeza ndodh kur dy vrima të zeza rrotullohen rreth njëra-tjetrës, duke rrezatuar energji në formën e valëve gravitacionale. Këto valë kanë një tingull karakteristik (cicërimë) që mund të përdoret për të matur masën e këtyre dy objekteve. Pas kësaj, vrimat e zeza zakonisht bashkohen.
“Imagjinoni dy flluska sapuni që afrohen aq shumë sa që formojnë një flluskë. Një flluskë më e madhe po deformon”, thotë Tybalt Damour, një teoricien i gravitetit në Institutin për Shkenca të Avancuara pranë Parisit. Vrima e zezë përfundimtare do të jetë krejtësisht sferike, por së pari duhet të lëshojë valë gravitacionale të një lloji të parashikueshëm.
Një nga pasojat më të rëndësishme shkencore të zbulimit të bashkimeve të vrimave të zeza do të jetë konfirmimi i ekzistencës së vrimave të zeza - të paktën objekte krejtësisht të rrumbullakëta që përbëhen nga hapësirë-kohë e pastër, boshe, e lakuar, siç parashikohet nga relativiteti i përgjithshëm. Një pasojë tjetër është se bashkimi vazhdon siç parashikuan shkencëtarët. Astronomët kanë mjaft prova indirekte për këtë fenomen, por deri më tani këto kanë qenë vëzhgime të yjeve dhe gazit të mbinxehur që rrotullohen rreth vrimave të zeza, jo vetë vrimave të zeza.
“Komuniteti shkencor, përfshirë edhe mua, nuk i pëlqejnë vrimat e zeza. Ne i marrim ato si të mirëqena, thotë Frans Pretorius, specialist i simulimit të relativitetit të përgjithshëm në Universitetin Princeton në Nju Xhersi. "Por kur mendoni se çfarë parashikimi i mahnitshëm është ky, ne kemi nevojë për disa prova vërtet të mahnitshme."
A udhëtojnë valët gravitacionale me shpejtësinë e dritës?
Kur shkencëtarët fillojnë të krahasojnë vëzhgimet e LIGO me ato të teleskopëve të tjerë, gjëja e parë që ata kontrollojnë është nëse sinjali ka mbërritur në të njëjtën kohë. Fizikanët besojnë se graviteti transmetohet nga grimcat e quajtura gravitone, analoge gravitacionale e fotoneve. Nëse, si fotonet, këto grimca nuk kanë masë, atëherë valët gravitacionale do të udhëtojnë me shpejtësinë e dritës, duke përputhur parashikimin e shpejtësisë së valëve gravitacionale në relativitetin klasik. (Shpejtësia e tyre mund të ndikohet nga zgjerimi i përshpejtuar i universit, por kjo duhet të shfaqet në distanca shumë përtej atyre të mbuluara nga LIGO.)
Megjithatë, është mjaft e mundur që gravitonët të kenë një masë të vogël, që do të thotë se valët gravitacionale do të lëvizin me një shpejtësi më të vogël se drita. Kështu, për shembull, nëse LIGO dhe Virgjëresha zbulojnë valë gravitacionale dhe zbulojnë se valët mbërritën në Tokë më vonë se rrezet gama të lidhura me ngjarjen kozmike, kjo mund të ketë pasoja në ndryshim të jetës për fizikën themelore.
A përbëhet hapësirë-koha nga vargjet kozmike?
Një zbulim edhe më i çuditshëm mund të ndodhë nëse zbulohen shpërthime valësh gravitacionale që vijnë nga "vargjet kozmike". Këto defekte hipotetike në lakimin e hapësirë-kohës, të cilat mund të lidhen ose jo me teoritë e fijeve, duhet të jenë pafundësisht të holla, por të shtrira në distanca kozmike. Shkencëtarët parashikojnë se vargjet kozmike, nëse ekzistojnë, mund të përkulen aksidentalisht; nëse vargu përkulet, do të shkaktojë një rritje gravitacionale që mund të matin detektorë si LIGO ose Virgo.
A mund të jenë të dhëmbëzuar yjet neutron?
Yjet neutron janë mbetjet e yjeve të mëdhenj që u shembën nën peshën e tyre dhe u bënë aq të dendur sa elektronet dhe protonet filluan të shkrihen në neutrone. Shkencëtarët kanë pak njohuri për fizikën e vrimave të neutroneve, por valët gravitacionale mund të tregojnë shumë për to. Për shembull, graviteti intensiv në sipërfaqen e tyre bën që yjet neutron të bëhen pothuajse krejtësisht sferikë. Por disa shkencëtarë kanë sugjeruar se mund të kenë edhe “male” – disa milimetra të larta – që i bëjnë këto objekte të dendura me diametër 10 kilometra, jo më shumë, pak asimetrike. Yjet neutron zakonisht rrotullohen shumë shpejt, kështu që një shpërndarje asimetrike e masës do të shtrembërojë hapësirë-kohën dhe do të prodhojë një sinjal konstant të valës gravitacionale në formën e një vale sinus, duke ngadalësuar rrotullimin e yllit dhe rrezatimin e energjisë.
Çiftet e yjeve neutrone që rrotullohen rreth njëri-tjetrit prodhojnë gjithashtu një sinjal konstant. Ashtu si vrimat e zeza, këta yje rrotullohen në spirale dhe përfundimisht bashkohen me një tingull karakteristik. Por specifikat e tij ndryshojnë nga specifikat e zhurmës së vrimave të zeza.
Pse shpërthejnë yjet?
Vrimat e zeza dhe yjet neutron formohen kur yjet masivë pushojnë së ndriçuari dhe shemben në vetvete. Astrofizikanët mendojnë se ky proces qëndron në themel të të gjitha llojeve të zakonshme të shpërthimeve të supernovës së tipit II. Simulimet e supernovave të tilla nuk kanë treguar ende pse ato ndizen, por dëgjimi i shpërthimeve të valëve gravitacionale të emetuara nga një supernova e vërtetë mendohet të japë përgjigjen. Në varësi të asaj se si duken valët e shpërthimit, sa të zhurmshme janë, sa shpesh ndodhin dhe si lidhen me supernovat e monitoruara nga teleskopët elektromagnetikë, këto të dhëna mund të ndihmojnë në përjashtimin e një sërë modelesh ekzistuese.
Sa shpejt po zgjerohet universi?
Zgjerimi i universit do të thotë që objektet e largëta që po largohen nga galaktika jonë duken më të kuqe se sa janë në të vërtetë, pasi drita që ata lëshojnë shtrihet ndërsa lëvizin. Kozmologët vlerësojnë shkallën e zgjerimit të universit duke krahasuar zhvendosjen e kuqe të galaktikave me atë se sa larg janë ato prej nesh. Por kjo distancë zakonisht vlerësohet nga shkëlqimi i supernovës së tipit Ia, dhe kjo teknikë lë shumë pasiguri.
Nëse disa detektorë të valëve gravitacionale anembanë botës zbulojnë sinjale nga bashkimi i të njëjtëve yje neutron, së bashku ata mund të vlerësojnë me saktësi zërin e sinjalit, dhe bashkë me të distancën në të cilën ndodhi bashkimi. Ata gjithashtu do të jenë në gjendje të vlerësojnë drejtimin, dhe me të, të identifikojnë galaktikën në të cilën ka ndodhur ngjarja. Duke krahasuar zhvendosjen e kuqe të kësaj galaktike me distancën nga yjet që bashkohen, mund të merret një shkallë e pavarur e zgjerimit kozmik, ndoshta më e saktë se sa lejojnë metodat aktuale.
burimet
http://www.bbc.com/russian/science/2016/02/160211_gravitational_waves
http://cont.ws/post/199519
Këtu kemi zbuluar disi, por çfarë është dhe. Shihni se si duket Artikulli origjinal është në faqen e internetit InfoGlaz.rf Lidhja me artikullin nga i cili është bërë kjo kopje -Më 11 shkurt 2016, një grup ndërkombëtar shkencëtarësh, përfshirë edhe nga Rusia, në një konferencë shtypi në Uashington njoftoi një zbulim që herët a vonë do të ndryshojë zhvillimin e qytetërimit. Ishte e mundur të vërtetoheshin në praktikë valët gravitacionale ose valët e hapësirë-kohës. Ekzistenca e tyre ishte parashikuar 100 vjet më parë nga Albert Ajnshtajni në librin e tij.
Askush nuk dyshon se këtij zbulimi do t'i jepet çmimi Nobel. Shkencëtarët nuk po nxitojnë të flasin për zbatimin e tij praktik. Por ata kujtojnë se deri vonë, njerëzimi gjithashtu nuk dinte saktësisht se çfarë të bënte me valët elektromagnetike, të cilat përfundimisht çuan në një revolucion të vërtetë shkencor dhe teknologjik.
Çfarë janë valët gravitacionale në terma të thjeshtë
Graviteti dhe graviteti universal janë një dhe e njëjta gjë. Valët gravitacionale janë një nga zgjidhjet OTS. Ata duhet të përhapen me shpejtësinë e dritës. Ai lëshohet nga çdo trup që lëviz me nxitim të ndryshueshëm.
Për shembull, ai rrotullohet në orbitën e tij me nxitim të ndryshueshëm të drejtuar drejt yllit. Dhe ky përshpejtim po ndryshon vazhdimisht. Sistemi diellor rrezaton energji në rendin e disa kilovatëve në valë gravitacionale. Kjo është një sasi e vogël, e krahasueshme me 3 televizorë të vjetër me ngjyra.
Një gjë tjetër është dy pulsarë (yje neutron) që rrotullohen rreth njëri-tjetrit. Ata lëvizin në orbita shumë të ngushta. Një “çift” i tillë u zbulua nga astrofizikanët dhe është vëzhguar prej kohësh. Objektet ishin gati të binin mbi njëri-tjetrin, gjë që indirekt tregonte se pulsarët rrezatojnë valë hapësirë-kohë, domethënë energji në fushën e tyre.
Graviteti është forca e gravitetit. Ne jemi tërhequr në tokë. Dhe thelbi i një valë gravitacionale është një ndryshim në këtë fushë, jashtëzakonisht i dobët kur bëhet fjalë për ne. Për shembull, merrni nivelin e ujit në një rezervuar. Intensiteti i fushës gravitacionale është përshpejtimi i rënies së lirë në një pikë të caktuar. Një valë po kalon nëpër rezervuarin tonë dhe befas përshpejtimi i rënies së lirë ndryshon, vetëm pak.
Eksperimente të tilla filluan në vitet '60 të shekullit të kaluar. Në atë kohë, ata dolën me këtë: ata varën një cilindër të madh alumini, të ftohur për të shmangur luhatjet e brendshme termike. Dhe ata prisnin që një valë nga një përplasje, për shembull, e dy vrimave të zeza masive për të arritur papritur tek ne. Studiuesit ishin entuziastë dhe thanë se i gjithë globi mund të ndikohej nga një valë gravitacionale që vinte nga hapësira e jashtme. Planeti do të fillojë të lëkundet dhe këto valë sizmike (kompresuese, prerëse dhe sipërfaqësore) mund të studiohen.
Një artikull i rëndësishëm për pajisjen në gjuhë të thjeshtë dhe se si amerikanët dhe LIGO vodhën idenë e shkencëtarëve sovjetikë dhe ndërtuan introferometrat që lejuan zbulimin. Askush nuk flet për këtë, të gjithë heshtin!
Nga rruga, rrezatimi gravitacional është më interesant nga pikëpamja e rrezatimit relikt, të cilin ata përpiqen ta gjejnë duke ndryshuar spektrin e rrezatimit elektromagnetik. Rrezatimi relikt dhe elektromagnetik u shfaq 700 mijë vjet pas Big Bengut, më pas në procesin e zgjerimit të universit të mbushur me gaz të nxehtë me valë tronditëse udhëtuese, të cilat më vonë u shndërruan në galaktika. Në këtë rast, sigurisht, një numër gjigant, befasues i valëve hapësirë-kohë duhet të ishte emetuar, duke ndikuar në gjatësinë e valës së rrezatimit kozmik të sfondit mikrovalor, i cili në atë kohë ishte ende optik. Astrofizikani vendas Sazhin shkruan dhe boton rregullisht artikuj mbi këtë temë.
Keqinterpretim i zbulimit të valëve gravitacionale
“Një pasqyrë varet, një valë gravitacionale vepron mbi të dhe ajo fillon të lëkundet. Dhe madje edhe luhatjet më të vogla me një amplitudë më të vogël se madhësia e një bërthame atomike vërehen nga instrumentet "- një interpretim i tillë i pasaktë, për shembull, përdoret në artikullin e Wikipedia. Mos u bëni dembel, gjeni një artikull nga shkencëtarët sovjetikë në 1962.
Së pari, pasqyra duhet të jetë masive në mënyrë që të ndjehen "grumbullimet". Së dyti, duhet të ftohet pothuajse në zero absolute (Kelvin) për të shmangur luhatjet e veta termike. Me shumë mundësi, jo vetëm në shekullin e 21-të, por në përgjithësi nuk do të jetë kurrë e mundur të zbulohet një grimcë elementare - bartësi i valëve gravitacionale:
Dje, bota u trondit nga një ndjesi: shkencëtarët kanë zbuluar më në fund valët gravitacionale, ekzistencën e të cilave Ajnshtajni e parashikoi njëqind vjet më parë. Ky është një zbulim i madh. Shtrembërimi i hapësirë-kohës (këto janë valët gravitacionale - tani do të shpjegojmë se çfarë është) u zbulua në observatorin LIGO, dhe një nga themeluesit e tij është - kush do të mendonit? - Kip Thorne, autor i librit.
Ne tregojmë pse zbulimi i valëve gravitacionale është kaq i rëndësishëm, çfarë tha Mark Zuckerberg dhe, natyrisht, e ndajmë historinë në vetën e parë. Kip Thorne, si askush tjetër, e di se si funksionon projekti, çfarë e bën atë të pazakontë dhe çfarë rëndësie ka LIGO për njerëzimin. Po, po, gjithçka është kaq serioze.
Zbulimi i valëve gravitacionale
Bota shkencore do ta kujtojë përgjithmonë datën 11 shkurt 2016. Në këtë ditë, pjesëmarrësit e projektit LIGO njoftuan: pas kaq shumë përpjekjesh të kota, janë gjetur valë gravitacionale. Ky është realiteti. Në fakt, ato u zbuluan pak më herët: në shtator 2015, por dje zbulimi u njoh zyrtarisht. The Guardian beson se shkencëtarët me siguri do të marrin çmimin Nobel në Fizikë.
Shkaku i valëve gravitacionale është përplasja e dy vrimave të zeza, e cila ndodhi tashmë ... një miliard vjet dritë nga Toka. Imagjinoni sa i madh është universi ynë! Meqenëse vrimat e zeza janë trupa shumë masivë, ato valëzohen në hapësirë-kohë, duke e shtrembëruar pak atë. Kështu shfaqen valë, të ngjashme me ato që përhapen nga një gur i hedhur në ujë.
Kështu mund të imagjinoni valët gravitacionale që vijnë në Tokë, për shembull, nga një vrimë krimbi. Vizatim nga libri “Ndëryjor. Shkenca në prapaskenë"
Dridhjet që rezultuan u shndërruan në zë. Është interesante se sinjali nga valët gravitacionale vjen në të njëjtën frekuencë si fjalimi ynë. Kështu që ne mund të dëgjojmë me veshët tanë se si vrimat e zeza përplasen. Dëgjoni se si tingëllojnë valët gravitacionale.
Dhe e dini çfarë? Kohët e fundit, vrimat e zeza janë rregulluar ndryshe nga sa mendohej më parë. Por në fund të fundit, nuk kishte asnjë provë se ato ekzistonin në parim. Dhe tani ka. Vrimat e zeza vërtetë "jetojnë" në Univers.
Pra, sipas shkencëtarëve, një katastrofë duket si - një bashkim i vrimave të zeza, -.
Më 11 shkurt u mbajt një konferencë madhështore, e cila mblodhi së bashku më shumë se një mijë shkencëtarë nga 15 vende. Të pranishëm ishin edhe shkencëtarët rusë. Dhe, sigurisht, jo pa Kip Thorne. "Ky zbulim është fillimi i një kërkimi të mahnitshëm, madhështor për njerëzit: kërkimi dhe eksplorimi i anës së lakuar të Universit - objekte dhe fenomene të krijuara nga hapësira-koha e shtrembëruar. Përplasja e vrimave të zeza dhe valët gravitacionale janë mostrat tona të para të jashtëzakonshme”, tha Kip Thorne.
Kërkimi i valëve gravitacionale ka qenë një nga problemet kryesore të fizikës. Tani ata janë gjetur. Dhe gjenialiteti i Ajnshtajnit konfirmohet sërish.
Në tetor, ne intervistuam Sergei Popov, një astrofizikan rus dhe popullarizues i njohur i shkencës. Ai shikoi në ujë! Në vjeshtë: "Më duket se tani jemi në prag të zbulimeve të reja, e cila është kryesisht për shkak të punës së detektorëve të valëve gravitacionale LIGO dhe VIRGO (Kip Thorne sapo dha një kontribut të madh në krijimin e projektit LIGO). ” E mahnitshme, apo jo?
Valët gravitacionale, detektorët e valëve dhe LIGO
Epo, tani për pak fizikë. Për ata që vërtet duan të kuptojnë se çfarë janë valët gravitacionale. Këtu është një paraqitje artistike e linjave tendeks të dy vrimave të zeza që rrotullohen rreth njëra-tjetrës, në drejtim të kundërt të akrepave të orës dhe më pas duke u përplasur. Linjat Tendex gjenerojnë gravitetin e baticës. Leviz. Linjat që burojnë nga dy pikat më të largëta në sipërfaqet e një çifti vrimash të zeza shtrijnë gjithçka në rrugën e tyre, duke përfshirë edhe mikun e artistit që hyri në vizatim. Linjat që dalin nga zona e përplasjes ngjeshin gjithçka.
Ndërsa vrimat rrotullohen njëra rreth tjetrës, ato ndjekin linjat e tyre tendex, të cilat janë si rryma uji nga një spërkatës lëndinë që rrotullohet. Foto nga libri Interstellar. Shkenca prapa skenave është një palë vrimash të zeza që përplasen, duke rrotulluar njëra rreth tjetrës në drejtim të kundërt të akrepave të orës, dhe linjat e tyre tendex.
Vrimat e zeza bashkohen në një vrimë të madhe; deformohet dhe rrotullohet në drejtim të kundërt të akrepave të orës, duke tërhequr me vete linjat tendeksi. Një vëzhgues i palëvizshëm larg vrimës do të ndiejë dridhje ndërsa vijat tendeksi kalojnë përmes saj: shtrirje, pastaj shtrydhje, pastaj shtrirje - linjat tendeksi bëhen një valë gravitacionale. Ndërsa valët përhapen, deformimi i vrimës së zezë gradualisht zvogëlohet, dhe valët gjithashtu dobësohen.
Kur këto valë arrijnë në Tokë, ato kanë formën e treguar në krye të figurës më poshtë. Ata shtrihen në një drejtim dhe ngjeshen në tjetrin. Shtrirjet dhe shtrëngimet luhaten (nga e kuqja djathtas-majtas, në blu djathtas-majtas, në të kuqe djathtas-majtas, etj.) ndërsa valët kalojnë përmes detektorit në fund të figurës.
Valët gravitacionale që kalojnë përmes detektorit LIGO.
Detektori përbëhet nga katër pasqyra të mëdha (40 kilogramë, 34 centimetra në diametër) që janë ngjitur në skajet e dy tubave pingul të quajtur krahë detektor. Linjat Tendex të valëve gravitacionale shtrijnë njërën shpatull, ndërsa ngjeshin të dytën, dhe më pas, përkundrazi, ngjeshin të parën dhe shtrijnë të dytën. Dhe kështu përsëri dhe përsëri. Duke ndryshuar periodikisht gjatësinë e krahëve, pasqyrat lëvizin në raport me njëra-tjetrën dhe këto zhvendosje gjurmohen duke përdorur rreze lazer në një mënyrë të quajtur interferometri. Prandaj emri LIGO: Laser Interferometric Gravitational Wave Observatory.
Qendra e kontrollit LIGO, nga ku dërgojnë komanda në detektor dhe monitorojnë sinjalet e marra. Detektorët gravitacional të LIGO ndodhen në Hanford, Uashington dhe Livingston, Luiziana. Foto nga libri “Interstellar. Shkenca në prapaskenë"
Tani LIGO është një projekt ndërkombëtar që përfshin 900 shkencëtarë nga vende të ndryshme, me seli në Institutin e Teknologjisë në Kaliforni.
Ana e shtrembëruar e universit
Vrimat e zeza, vrimat e krimbave, singularitetet, anomalitë gravitacionale dhe dimensionet e rendit më të lartë lidhen me lakimin e hapësirës dhe kohës. Kjo është arsyeja pse Kip Thorne i quan ata "ana e lakuar e universit". Njerëzimi ka ende shumë pak të dhëna eksperimentale dhe vëzhguese nga ana e lakuar e Universit. Kjo është arsyeja pse ne i kushtojmë kaq shumë vëmendje valëve gravitacionale: ato janë bërë nga hapësira e lakuar dhe ofrojnë mënyrën më të arritshme për ne për të eksploruar anën e lakuar.
Imagjinoni që ju është dashur të shihni oqeanin vetëm kur është i qetë. Ju nuk do të dinit për rrymat, vorbullat dhe valët e stuhisë. Kjo të kujton njohuritë tona aktuale për lakimin e hapësirës dhe kohës.
Ne nuk dimë pothuajse asgjë se si hapësira e deformuar dhe koha e deformuar sillen "në një stuhi" - kur forma e hapësirës luhatet dhunshëm dhe kur shpejtësia e rrjedhës së kohës luhatet. Ky është një kufi jashtëzakonisht tërheqës i dijes. Shkencëtari John Wheeler shpiku termin "gjeometridinamikë" për këto ndryshime.
Me interes të veçantë në fushën e gjeometridinamikës është përplasja e dy vrimave të zeza.
Përplasja e dy vrimave të zeza jo rrotulluese. Model nga libri "Ndëryjor. Shkenca në prapaskenë"
Figura e mësipërme tregon momentin kur dy vrima të zeza përplasen. Vetëm një ngjarje e tillë i lejoi shkencëtarët të regjistronin valët gravitacionale. Ky model është ndërtuar për vrima të zeza jo rrotulluese. Top: orbitat dhe hijet e vrimave, siç shihen nga universi ynë. Mesi: hapësira dhe koha e lakuar, e parë nga rreze (hiperhapësirë me dimensione të larta); shigjetat tregojnë se si hapësira tërhiqet në lëvizje, dhe ngjyrat që ndryshojnë tregojnë se si koha përkulet. Fundi: Forma e valëve gravitacionale të emetuara.
Valët gravitacionale nga Big Bengu
Fjalë për Kip Thorne. “Në vitin 1975, Leonid Grischuk, miku im i mirë nga Rusia, bëri një deklaratë të bujshme. Ai tha se në momentin e Big Bengut u ngritën shumë valë gravitacionale dhe mekanizmi i shfaqjes së tyre (i panjohur më parë) ishte si vijon: luhatjet kuantike (luhatje të rastësishme - red.) Fusha gravitacionale në Big Bengun u përforcua shumë nga zgjerimi fillestar i Universit dhe kështu u bënë valët gravitacionale origjinale. Këto valë, nëse mund të zbulohen, mund të na tregojnë se çfarë po ndodhte në momentin e lindjes së universit tonë.”
Nëse shkencëtarët gjejnë valët origjinale gravitacionale, ne do të dimë se si filloi universi.
Njerëzit kanë zbuluar deri në të gjitha misteret e universit. Ende përpara.
Në vitet pasuese, ndërsa kuptimi ynë për Big Bengun u përmirësua, u bë e qartë se këto valë fillestare duhet të jenë të forta në gjatësi vale në përpjesëtim me madhësinë e universit të dukshëm, domethënë në gjatësi prej miliarda vitesh dritë. A mund ta imagjinoni sa është? .. Dhe në gjatësitë e valëve që mbulojnë detektorët LIGO (qindra e mijëra kilometra), valët ka të ngjarë të jenë shumë të dobëta për t'i njohur ato.
Ekipi i Jamie Bock ndërtoi aparatin BICEP2, i cili gjeti një gjurmë të valëve gravitacionale primordiale. Artizanati i Polit të Veriut shfaqet këtu gjatë muzgut, i cili ndodh atje vetëm dy herë në vit.
aparat BICEP2. Imazhi nga libri "Ndëryjor. Shkenca në prapaskenë"
Ai është i rrethuar nga mburoja që mbrojnë anijen nga rrezatimi nga shtresa e akullit përreth. Në këndin e sipërm të djathtë ka një gjurmë të gjetur në rrezatimin relikt - një model polarizimi. Linjat e fushës elektrike drejtohen përgjatë goditjeve të shkurtra të lehta.
Gjurma e fillimit të universit
Në fillim të viteve 1990, kozmologët kuptuan se këto valë gravitacionale të gjata miliarda vite dritë duhet të kenë lënë një gjurmë unike në valët elektromagnetike që mbushin universin - i ashtuquajturi sfond mikrovalor kozmik, ose CMB. Kjo shënoi fillimin e kërkimit për Graalin e Shenjtë. Në fund të fundit, nëse e gjeni këtë gjurmë dhe nxirrni prej saj vetitë e valëve origjinale gravitacionale, mund të zbuloni se si lindi Universi.
Në mars 2014, ndërsa Kip Thorne po shkruante këtë libër, ekipi i Jamie Bok, një kozmolog i Caltech, zyra e të cilit është pranë Thorne's, më në fund gjeti këtë gjurmë në CMB.
Ky është një zbulim absolutisht i mahnitshëm, por ka një pikë të diskutueshme: gjurma e gjetur nga ekipi i Jamie nuk mund të shkaktohet nga valët gravitacionale, por diçka tjetër.
Nëse me të vërtetë gjendet një gjurmë valësh gravitacionale nga Big Bengu, atëherë ka pasur një zbulim kozmologjik të një niveli që ndodh, ndoshta, një herë në gjysmë shekulli. Ai jep një shans për të prekur ngjarjet që ndodhën një triliontë nga një triliontë nga një triliontë e sekondës pas lindjes së Universit.
Ky zbulim konfirmon teoritë se zgjerimi i universit në atë moment ishte jashtëzakonisht i shpejtë, në zhargonin e kozmologëve - shpejtësia inflacioniste. Dhe paralajmëron ardhjen e një epoke të re në kozmologji.
Valët gravitacionale dhe ndëryjore
Dje në një konferencë për zbulimin e valëve gravitacionale, Valery Mitrofanov, kreu i bashkëpunimit të shkencëtarëve LIGO në Moskë, i cili përfshin 8 shkencëtarë nga Universiteti Shtetëror i Moskës, vuri në dukje se komploti i filmit Interstellar, megjithëse fantastik, nuk është aq larg nga realiteti. . Dhe gjithçka sepse konsulenti shkencor ishte Kip Thorne. Vetë Thorne shprehu shpresën se ai beson në fluturimet e ardhshme me njerëz në një vrimë të zezë. Le të mos ndodhin sa më shpejt që do të donim, e megjithatë sot është shumë më reale se më parë.
Nuk është e largët dita kur njerëzit do të largohen nga kufijtë e galaktikës sonë.
Ngjarja tronditi mendjet e miliona njerëzve. Mark Zuckerberg shkroi famëkeq: “Zbulimi i valëve gravitacionale është zbulimi më i madh në shkencën moderne. Albert Einstein është një nga heronjtë e mi, prandaj e mora zbulimin kaq afër. Një shekull më parë, në kuadrin e Teorisë së Përgjithshme të Relativitetit (GR), ai parashikoi ekzistencën e valëve gravitacionale. Por ato janë aq të vogla për t'u zbuluar saqë ka ardhur për t'i kërkuar në origjinën e ngjarjeve të tilla si Big Bengu, shpërthimet e yjeve dhe përplasjet e vrimave të zeza. Kur shkencëtarët analizojnë të dhënat e marra, një pamje krejtësisht e re e hapësirës do të hapet para nesh. Dhe, ndoshta, kjo do të hedhë dritë mbi origjinën e Universit, lindjen dhe zhvillimin e vrimave të zeza. Është shumë frymëzuese të mendosh se sa jetë dhe përpjekje janë bërë për të zbuluar këtë mister të universit. Ky zbulim u bë i mundur falë talentit të shkencëtarëve dhe inxhinierëve të shkëlqyer, njerëzve të kombësive të ndryshme, si dhe teknologjive më të fundit kompjuterike që janë shfaqur vetëm kohët e fundit. Urime të gjithë të përfshirëve. Ajnshtajni do të ishte krenar për ty”.
I tillë është fjalimi. Dhe ky është një njeri që është thjesht i interesuar për shkencën. Mund të imagjinohet se çfarë stuhie emocionesh përfshiu shkencëtarët që kontribuan në zbulimin. Duket se jemi dëshmitarë të një epoke të re, miq. Eshte e mrekullueshme.
P.S. Ju pëlqeu? Regjistrohu në buletinin tonë rreth horizontit. Një herë në javë dërgojmë letra edukative dhe bëjmë zbritje në librat e MIF.
Kujtojmë se kohët e fundit shkencëtarët e LIGO njoftuan një zbulim të madh në fushën e fizikës, astrofizikës dhe studimit tonë të Universit: zbulimin e valëve gravitacionale, parashikuar nga Albert Ajnshtajni 100 vjet më parë. Gizmodo ishte në gjendje të gjente Dr. Amber Staver nga Observatori Livingston në Luiziana, një bashkëpunim me LIGO, dhe të pyeste në detaje se çfarë do të thotë kjo për fizikën. Ne e kuptojmë se do të jetë e vështirë të arrijmë në një kuptim global të një mënyre të re për të kuptuar botën tonë në disa artikuj, por ne do të përpiqemi.
Është bërë shumë punë për të zbuluar një valë të vetme gravitacionale deri më sot, dhe ky ka qenë një zbulim i madh. Duket se shumë mundësi të reja po hapen për astronominë - por a është ky zbulim i parë dëshmi "e thjeshtë" se zbulimi është i mundur në vetvete, apo mund të nxirrni tashmë përparime të mëtejshme shkencore prej tij? Çfarë shpresoni të përfitoni nga kjo në të ardhmen? A do të ketë metoda më të thjeshta për zbulimin e këtyre valëve në të ardhmen?
Ky është me të vërtetë zbulimi i parë, një zbulim i madh, por qëllimi ka qenë gjithmonë përdorimi i valëve gravitacionale për të bërë astronomi të re. Në vend që të kërkojmë universin për dritë të dukshme, tani mund të ndiejmë ndryshime delikate në gravitet të shkaktuara nga gjërat më të mëdha, më të forta dhe (për mendimin tim) më interesante në univers - duke përfshirë gjërat me të cilat nuk mund të merrnim kurrë informacion me ndihmën e dritë.
Ne kemi qenë në gjendje të aplikojmë këtë lloj të ri të astronomisë në valët e zbulimit të parë. Duke përdorur atë që dimë tashmë rreth GR (relativitetit të përgjithshëm), ne ishim në gjendje të parashikonim se si do të dukeshin valët gravitacionale të objekteve si vrimat e zeza ose yjet neutron. Sinjali që gjetëm përputhet me atë që parashikuam për një palë vrima të zeza, njëra 36 herë më e madhe dhe tjetra 29 herë më e madhe se Dielli, duke u rrotulluar ndërsa afrohen me njëra-tjetrën. Më në fund, ato bashkohen në një vrimë të zezë. Pra, ky nuk është vetëm zbulimi i parë i valëve gravitacionale, por edhe vëzhgimi i parë i drejtpërdrejtë i vrimave të zeza, sepse ato nuk mund të vëzhgohen me ndihmën e dritës (vetëm nga substanca që rrotullohet rreth tyre).
Pse jeni i sigurt se efektet e jashtme (si dridhja) nuk ndikojnë në rezultatet?
Në LIGO, ne regjistrojmë shumë më tepër të dhëna që lidhen me mjedisin dhe pajisjet tona sesa të dhëna që mund të përmbajnë një sinjal të valës gravitacionale. Arsyeja për këtë është se ne duam të jemi sa më të sigurt që të mos na udhëheqin hunda nga efektet e jashtme dhe të mos mashtrojmë për zbulimin e një valë gravitacionale. Nëse ndiejmë tokën anormale në momentin që zbulojmë një sinjal të valës gravitacionale, me shumë mundësi do ta hedhim poshtë atë kandidat.
Video: Valët gravitacionale në një vështrim
Një masë tjetër që marrim për të shmangur shikimin e diçkaje të rastësishme është që të dy detektorët LIGO të shohin të njëjtin sinjal me sasinë e kohës që duhet për një valë gravitacionale për të udhëtuar midis dy objekteve. Koha maksimale për një udhëtim të tillë është afërsisht 10 milisekonda. Për të qenë të sigurt për zbulimin e mundshëm, duhet të shohim sinjale të së njëjtës formë, pothuajse në të njëjtën kohë, dhe të dhënat që mbledhim për mjedisin tonë duhet të jenë pa anomali.
Ka shumë teste të tjera që i kalon një kandidat, por këto janë kryesoret.
A ka ndonjë mënyrë praktike për të gjeneruar valë gravitacionale që mund të zbulohen me pajisje të tilla? A mund të ndërtojmë një radio gravitacionale apo një lazer?
Ju po sugjeroni atë që bëri Heinrich Hertz në fund të viteve 1880 për të zbuluar valët elektromagnetike në formën e valëve të radios. Por graviteti është forca më e dobët nga forcat themelore që mbajnë të bashkuar universin. Për këtë arsye, lëvizja e masave në një laborator ose objekt tjetër për të krijuar valë gravitacionale do të ishte shumë e dobët për t'u kapur edhe nga një detektor si LIGO. Për të krijuar valë mjaft të forta, do të na duhej ta rrotullonim trap me një shpejtësi të tillë që do të copëtonte çdo material të njohur. Por ka shumë vëllime të mëdha të masës në Univers që lëvizin jashtëzakonisht shpejt, kështu që ne po ndërtojmë detektorë që do t'i kërkojnë.
A do të ndryshojë ky konfirmim të ardhmen tonë? A mund ta përdorim fuqinë e këtyre valëve për të eksploruar hapësirën e jashtme? A do të jetë e mundur të komunikohet duke përdorur këto valë?
Për shkak të sasisë së masës që duhet të lëvizë me shpejtësi ekstreme për të prodhuar valë gravitacionale që mund të zbulojnë detektorë si LIGO, i vetmi mekanizëm i njohur për këtë është çifte yjesh neutron ose vrima të zeza që rrotullohen përpara se të bashkohen (mund të ketë burime të tjera). Shanset që ky të jetë një lloj qytetërimi i avancuar që manipulon çështjen janë jashtëzakonisht të vogla. Personalisht, nuk mendoj se do të ishte mirë të gjejmë një qytetërim të aftë për të përdorur valët gravitacionale si një mjet komunikimi, pasi ato mund të na përfundojnë lehtësisht.
A janë valët gravitacionale koherente? A është e mundur t'i bëjmë ato koherente? A mund t'i përqendroni ato? Çfarë do të ndodhë me një objekt masiv që ndikohet nga një rreze e fokusuar e gravitetit? A mund të përdoret ky efekt për të përmirësuar përshpejtuesit e grimcave?
Disa lloje të valëve gravitacionale mund të jenë koherente. Imagjinoni një yll neutron që është pothuajse krejtësisht sferik. Nëse rrotullohet shpejt, deformime të vogla më pak se një inç do të prodhojnë valë gravitacionale të një frekuence të caktuar, gjë që do t'i bëjë ato koherente. Por është shumë e vështirë të fokusohen valët gravitacionale, pasi Universi është transparent ndaj tyre; valët gravitacionale kalojnë nëpër materie dhe dalin të pandryshuara. Ju duhet të ndryshoni rrugën e të paktën disa prej valëve gravitacionale në mënyrë që t'i fokusoni ato. Ndoshta një formë ekzotike e lenteve gravitacionale mund të përqendrojë të paktën pjesërisht valët gravitacionale, por do të ishte e vështirë, nëse jo e pamundur, t'i përdorësh ato. Nëse mund të përqendrohen, do të jenë akoma aq të dobët sa nuk shoh ndonjë përdorim praktik për ta. Por ata gjithashtu folën për lazerët, të cilët në thelb janë vetëm dritë koherente e fokusuar, kështu që kush e di.
Sa është shpejtësia e një valë gravitacionale? A ka ajo masë? Nëse jo, a mund të udhëtojë më shpejt se shpejtësia e dritës?
Valët gravitacionale besohet se udhëtojnë me shpejtësinë e dritës. Kjo është shpejtësia e kufizuar nga teoria e përgjithshme e relativitetit. Por eksperimentet si LIGO duhet ta testojnë këtë. Ndoshta ata po lëvizin pak më ngadalë se shpejtësia e dritës. Nëse po, atëherë grimca teorike e lidhur me gravitetin, gravitoni, do të kishte masë. Meqenëse graviteti vetë vepron midis masave, kjo shton kompleksitetin e teorisë. Por jo e pamundur. Ne përdorim briskun e Occam: shpjegimi më i thjeshtë është zakonisht ai më i mirë.
Sa larg duhet të jeni nga bashkimet e vrimave të zeza për të qenë në gjendje të tregoni për to?
Në rastin e vrimave tona të zeza binare, të cilat i zbuluam nga valët gravitacionale, ato krijuan një ndryshim maksimal në gjatësinë e krahëve tanë 4 kilometra me 1x10 -18 metra (që është 1/1000 e diametrit të një protoni). Ne gjithashtu besojmë se këto vrima të zeza janë 1.3 miliardë vite dritë nga Toka.
Tani supozoni se jemi dy metra të gjatë dhe po notojmë në distancën e Tokës deri në Diell nga vrima e zezë. Unë mendoj se ju do të përjetoni rrafshim dhe shtrirje të alternuar me rreth 165 nanometra (gjatësia juaj ndryshon me një sasi më të madhe gjatë një dite). Mund të përjetohet.
Nëse përdorni një mënyrë të re për të dëgjuar kozmosin, çfarë i intereson më shumë shkencëtarët?
Potenciali nuk dihet plotësisht, në kuptimin që mund të ketë më shumë vende nga sa mendonim. Sa më shumë të mësojmë për Universin, aq më mirë do të jemi në gjendje t'u përgjigjemi pyetjeve të tij me ndihmën e valëve gravitacionale. Për shembull, në këto:
- Çfarë i shkakton shpërthimet e rrezeve gama?
- Si sillet materia në kushtet ekstreme të një ylli në kolaps?
- Cilat ishin momentet e para pas Big Bengut?
- Si sillet materia në yjet neutronike?
Por mua më intereson më shumë se cilat gjëra të papritura mund të zbulohen me ndihmën e valëve gravitacionale. Sa herë që njerëzit e kanë vëzhguar universin në një mënyrë të re, ne kemi zbuluar shumë gjëra të papritura që e kanë kthyer përmbys kuptimin tonë për universin. Unë dua të gjej këto valë gravitacionale dhe të zbuloj diçka për të cilën nuk kishim asnjë ide më parë.
A do të na ndihmojë kjo të bëjmë një makinë të vërtetë deformimi?
Meqenëse valët gravitacionale ndërveprojnë dobët me materien, ato vështirë se mund të përdoren për të lëvizur këtë lëndë. Por edhe nëse mundeni, një valë gravitacionale udhëton vetëm me shpejtësinë e dritës. Ata nuk do të punojnë për një makinë deformuese. Edhe pse do të ishte mirë.
Po në lidhje me pajisjet kundër gravitetit?
Për të krijuar një pajisje kundër gravitetit, duhet ta kthejmë forcën e tërheqjes në një forcë zmbrapsjeje. Dhe megjithëse një valë gravitacionale përhap ndryshime në gravitet, ky ndryshim nuk do të jetë kurrë i neveritshëm (ose negativ).
Graviteti gjithmonë tërheq sepse masa negative duket se nuk ekziston. Në fund të fundit, ka ngarkesë pozitive dhe negative, një pol magnetik verior dhe jugor, por vetëm masë pozitive. Pse? Nëse do të ekzistonte masa negative, topi i materies do të binte lart në vend që të rrëzohej. Do të zmbrapset nga masa pozitive e Tokës.
Çfarë do të thotë kjo për mundësinë e udhëtimit në kohë dhe teleportimit? A mund të gjejmë një zbatim praktik për këtë fenomen, përveç studimit të universit tonë?
Tani mënyra më e mirë për të udhëtuar në kohë (dhe vetëm në të ardhmen) është të udhëtoni me shpejtësi afër dritës (kujtoni paradoksin binjak në Relativitetin e Përgjithshëm) ose të shkoni në një zonë me gravitet të shtuar (ky lloj udhëtimi në kohë u demonstrua në Interstellar) . Për shkak se një valë gravitacionale përhap ndryshime në gravitet, do të ketë luhatje shumë të vogla në shpejtësinë e kohës, por duke qenë se valët gravitacionale janë në thelb të dobëta, kështu janë edhe luhatjet kohore. Dhe ndërsa unë nuk mendoj se mund ta zbatoni këtë për udhëtimin në kohë (ose teleportimin), kurrë mos thuaj kurrë (vë bast se të ka marrë frymën).
A do të vijë dita kur të ndalojmë së konfirmuari Ajnshtajnin dhe të fillojmë të kërkojmë përsëri gjëra të çuditshme?
Sigurisht! Meqenëse graviteti është forca më e dobët, është gjithashtu e vështirë të eksperimentosh me të. Deri më tani, sa herë që shkencëtarët kanë vënë në provë GR, ata kanë marrë rezultate saktësisht të parashikuara. Edhe zbulimi i valëve gravitacionale konfirmoi edhe një herë teorinë e Ajnshtajnit. Por mendoj se kur të fillojmë të testojmë detajet më të vogla të teorisë (ndoshta me valë gravitacionale, ndoshta me një tjetër), do të gjejmë gjëra "qesharake", si rezultati i eksperimentit që nuk përputhet saktësisht me parashikimin. Kjo nuk do të thotë gabim i GR, vetëm nevojë për të sqaruar detajet e tij.
Video: Si e hodhën në erë internetin valët gravitacionale?
Sa herë që i përgjigjemi një pyetjeje rreth natyrës, shfaqen të reja. Në fund, do të kemi pyetje që do të jenë më të ftohta sesa përgjigjet që mund të lejojë GR.
A mund të shpjegoni se si ky zbulim mund të lidhet ose të ndikojë në teorinë e unifikuar të fushës? Jemi më afër konfirmimit apo zhveshjes së tij?
Tani rezultatet e zbulimit tonë i kushtohen kryesisht verifikimit dhe konfirmimit të relativitetit të përgjithshëm. Teoria e unifikuar e fushës po kërkon një mënyrë për të krijuar një teori që do të shpjegojë fizikën e shumë të vogël (mekanika kuantike) dhe shumë të madhe (relativiteti i përgjithshëm). Tani këto dy teori mund të përgjithësohen për të shpjeguar shkallën e botës në të cilën jetojmë, por jo më shumë. Meqenëse zbulimi ynë është i përqendruar në fizikën e shumë të mëdhave, në vetvete ai do të bëjë pak për të na çuar në drejtimin e një teorie të unifikuar. Por kjo nuk është çështja. Tani fusha e fizikës së valëve gravitacionale sapo ka lindur. Ndërsa mësojmë më shumë, sigurisht që do t'i shtrijmë rezultatet tona në fushën e një teorie të unifikuar. Por para se të vraponi, duhet të ecni.
Tani që po dëgjojmë valët gravitacionale, çfarë duhet të dëgjojnë shkencëtarët për të goditur fjalë për fjalë një tullë? 1) Modele/struktura të panatyrshme? 2) Burimet e valëve gravitacionale nga rajonet që ne i konsideruam boshe? 3) Rick Astley
Kur lexova pyetjen tuaj, m'u kujtua menjëherë skena nga "Kontakti" në të cilën radioteleskopi merr modele të numrave të thjeshtë. Nuk ka gjasa që kjo të mund të gjendet në natyrë (me sa dimë ne). Pra, versioni juaj me një model apo strukturë të panatyrshme do të ishte më i mundshmi.
Nuk mendoj se do të jemi ndonjëherë të sigurt për zbrazëti në një zonë të caktuar të hapësirës. Në fund të fundit, sistemi i vrimave të zeza që gjetëm ishte i izoluar dhe asnjë dritë nuk vinte nga ai rajon, por gjithsesi gjetëm valë gravitacionale atje.
Sa për muzikën... Unë jam i specializuar në ndarjen e sinjaleve të valëve gravitacionale nga zhurma statike që matim vazhdimisht në sfondin e mjedisit. Nëse mund të gjeja muzikë në një valë gravitacionale, veçanërisht një që kam dëgjuar më parë, do të ishte një shaka. Por muzikë që nuk është dëgjuar kurrë në Tokë... Do të ishte si rastet e thjeshta të “Kontaktit”.
Meqenëse eksperimenti regjistron valët duke ndryshuar distancën midis dy objekteve, a është amplituda e njërit drejtim më të madhe se tjetrit? Përndryshe, a nuk do të nënkuptojnë leximet se universi po ndryshon në madhësi? Dhe nëse po, a konfirmon ky zgjerim apo diçka e papritur?
Ne duhet të shohim shumë valë gravitacionale që vijnë nga shumë drejtime të ndryshme në univers përpara se të mund t'i përgjigjemi kësaj pyetjeje. Në astronomi, kjo krijon një model popullsie. Sa lloje të ndryshme të gjërave ka? Kjo është pyetja kryesore. Pasi të kemi shumë vëzhgime dhe të fillojmë të shohim modele të papritura, për shembull, që valët gravitacionale të një lloji të caktuar vijnë nga një pjesë e caktuar e Universit dhe askund tjetër, ky do të jetë një rezultat shumë interesant. Disa modele mund të konfirmojnë zgjerimin (për të cilin ne kemi shumë besim), ose fenomene të tjera për të cilat nuk jemi ende të vetëdijshëm. Por së pari ju duhet të shihni shumë më tepër valë gravitacionale.
Është krejtësisht e pakuptueshme për mua se si shkencëtarët përcaktuan se valët që ata matën i përkisnin dy vrimave të zeza supermasive. Si mund të përcaktohet burimi i valëve me një saktësi të tillë?
Metodat e analizës së të dhënave përdorin një katalog të sinjaleve të valëve gravitacionale të parashikuara për t'u krahasuar me të dhënat tona. Nëse ka një korrelacion të fortë me një nga këto parashikime, ose modele, atëherë ne jo vetëm e dimë se është një valë gravitacionale, por dimë gjithashtu se cili sistem e ka krijuar atë.
Çdo mënyrë e vetme për të krijuar një valë gravitacionale, pavarësisht nëse është bashkimi i vrimave të zeza, yjet që rrotullohen ose vdesin, të gjitha valët kanë forma të ndryshme. Kur zbulojmë një valë gravitacionale, ne përdorim këto forma, siç parashikohet nga Relativiteti i Përgjithshëm, për të përcaktuar shkakun e tyre.
Si e dimë se këto valë erdhën nga përplasja e dy vrimave të zeza, dhe jo ndonjë ngjarje tjetër? A është e mundur të parashikohet se ku ose kur ka ndodhur një ngjarje e tillë, me ndonjë shkallë saktësie?
Pasi të dimë se cili sistem prodhoi valën gravitacionale, mund të parashikojmë se sa e fortë ishte vala gravitacionale afër vendit ku lindi. Duke matur forcën e tij teksa arrin në Tokë dhe duke krahasuar matjet tona me forcën e parashikuar të burimit, ne mund të llogarisim se sa larg është burimi. Meqenëse valët gravitacionale udhëtojnë me shpejtësinë e dritës, ne gjithashtu mund të llogarisim se sa kohë u desh që valët gravitacionale të udhëtonin drejt Tokës.
Në rastin e sistemit të vrimave të zeza që zbuluam, ne matëm ndryshimin maksimal në gjatësinë e krahëve LIGO për 1/1000 të diametrit të protonit. Ky sistem ndodhet 1.3 miliardë vite dritë larg. Vala gravitacionale, e zbuluar në shtator dhe e shpallur një ditë tjetër, ka lëvizur drejt nesh për 1.3 miliardë vjet. Kjo ndodhi para se të formohej jeta e kafshëve në Tokë, por pas shfaqjes së organizmave shumëqelizorë.
Në kohën e njoftimit, u tha se detektorë të tjerë do të kërkonin valë me një periudhë më të gjatë - disa prej tyre do të jenë kozmike. Çfarë mund të na thoni për këta detektorë të mëdhenj?
Një detektor hapësinor është me të vërtetë në zhvillim. Quhet LISA (Laser Interferometer Space Antenna). Duke qenë se do të jetë në hapësirë, do të jetë mjaft i ndjeshëm ndaj valëve gravitacionale me frekuencë të ulët, ndryshe nga detektorët tokësorë, për shkak të dridhjeve natyrore të tokës. Do të jetë e vështirë, sepse satelitët do të duhet të vendosen më larg nga Toka se sa një person ka qenë ndonjëherë. Nëse diçka shkon keq, ne nuk mund të dërgojmë astronautë për riparime siç bëmë me Hubble në vitet 1990. Për të testuar teknologjitë e nevojshme, misioni LISA Pathfinder u lançua në dhjetor. Deri më tani ajo ka përballuar të gjitha detyrat e vendosura, por misioni nuk ka përfunduar.
A mund të shndërrohen valët gravitacionale në valë zanore? Dhe nëse po, si do të duken?
Mund. Sigurisht, nuk do të dëgjoni vetëm një valë gravitacionale. Por nëse e merrni sinjalin dhe e kaloni përmes altoparlantëve, mund ta dëgjoni.
Çfarë duhet të bëjmë me këtë informacion? A rrezatojnë këto valë objekte të tjera astronomike me masë të konsiderueshme? A mund të përdoren valët për të kërkuar planetë ose vrima të zeza të thjeshta?
Kur kërkoni vlera gravitacionale, nuk është vetëm masa që ka rëndësi. Gjithashtu nxitimi që është i natyrshëm në objekt. Vrimat e zeza që gjetëm po rrotulloheshin rreth njëra-tjetrës me 60% të shpejtësisë së dritës ndërsa u bashkuan. Prandaj, ne ishim në gjendje t'i zbulonim ato gjatë bashkimit. Por tani ata nuk marrin më valë gravitacionale, pasi ato janë shkrirë në një masë të ulur.
Pra, çdo gjë që ka shumë masë dhe lëviz shumë shpejt krijon valë gravitacionale që mund t'i kapni.
Ekzoplanetët nuk kanë gjasa të kenë masë ose nxitim të mjaftueshëm për të krijuar valë gravitacionale të dallueshme. (Nuk po them qe nuk i bejne fare, vetem se nuk do te jene mjaft te forta ose me frekuence te ndryshme). Edhe nëse ekzoplaneti është mjaft masiv për të prodhuar valët e nevojshme, nxitimi do ta copëtojë atë. Mos harroni se planetët më masivë priren të jenë gjigantë gazi.
Sa e vërtetë është analogjia e valëve në ujë? A mund t'i kalojmë këto valë? A ka "maja" gravitacionale si "puset" tashmë të njohura?
Meqenëse valët gravitacionale mund të lëvizin nëpër materie, nuk ka asnjë mënyrë për t'i hipur ato ose për t'i përdorur ato për të lëvizur. Pra, nuk ka surfing me valë gravitacionale.
“Majat” dhe “puset” janë të mrekullueshme. Graviteti gjithmonë tërheq sepse nuk ka masë negative. Nuk e dimë pse, por nuk është vërejtur kurrë në laborator apo në univers. Prandaj, graviteti zakonisht përfaqësohet si një "pus". Masa që lëviz përgjatë këtij "pusi" do të bjerë brenda; kështu funksionon tërheqja. Nëse keni një masë negative, atëherë do të merrni një zmbrapsje, dhe bashkë me të një "kulm". Masa që lëviz në "kulmin" do të largohet prej saj. Pra, "puset" ekzistojnë, por "majat" jo.
Analogjia e ujit është e mirë për sa kohë që flasim për faktin se forca e valës zvogëlohet me distancën e përshkuar nga burimi. Vala e ujit do të bëhet gjithnjë e më e vogël, dhe vala e gravitetit do të bëhet gjithnjë e më e dobët.
Si do të ndikojë ky zbulim në përshkrimin tonë të periudhës inflacioniste të Big Bengut?
Për momentin, ky zbulim praktikisht nuk ka asnjë efekt në inflacion. Për të bërë deklarata të tilla, është e nevojshme të vëzhgohen valët relike gravitacionale të Big Bengut. Projekti BICEP2 besonte se po vëzhgonte në mënyrë indirekte këto valë gravitacionale, por doli se faji ishte pluhuri kozmik. Nëse ai merr të dhënat e duhura, së bashku me të do të konfirmohet ekzistenca e një periudhe të shkurtër inflacioni menjëherë pas Big Bengut.
LIGO do të jetë në gjendje t'i shohë drejtpërdrejt këto valë gravitacionale (do të jetë gjithashtu lloji më i dobët i valëve gravitacionale që shpresojmë të zbulojmë). Nëse i shohim, do të jemi në gjendje të shikojmë thellë në të kaluarën e Universit, siç nuk e kemi parë më parë, dhe të gjykojmë inflacionin nga të dhënat e marra.
Zbulimi i parë i drejtpërdrejtë i valëve gravitacionale u zbulua në botë më 11 shkurt 2016 dhe gjeneroi tituj në mbarë botën. Për këtë zbulim në vitin 2017, fizikanët morën çmimin Nobel dhe nisën zyrtarisht një epokë të re të astronomisë gravitacionale. Por një ekip fizikantësh në Institutin Niels Bohr në Kopenhagë, Danimarkë, hodhën dyshime mbi zbulimin, bazuar në analizën e tyre të pavarur të të dhënave gjatë dy viteve e gjysmë të fundit.
Një nga objektet më misterioze në botë, vrimat e zeza, tërheq rregullisht vëmendjen. Ne e dimë se ato përplasen, bashkohen, ndryshojnë shkëlqimin dhe madje avullojnë. E megjithatë, në teori, vrimat e zeza mund të lidhin universet me njëri-tjetrin duke përdorur. Megjithatë, të gjitha njohuritë dhe supozimet tona për këto objekte masive mund të mos jenë të sakta. Kohët e fundit, në komunitetin shkencor ka pasur thashetheme se shkencëtarët kanë marrë një sinjal që vjen nga një vrimë e zezë, madhësia dhe masa e së cilës janë aq të mëdha sa ekzistenca e saj është fizikisht e pamundur.
Zbulimi i parë i drejtpërdrejtë i valëve gravitacionale u zbulua në botë më 11 shkurt 2016 dhe gjeneroi tituj në mbarë botën. Për këtë zbulim në vitin 2017, fizikanët morën çmimin Nobel dhe nisën zyrtarisht një epokë të re të astronomisë gravitacionale. Por një ekip fizikantësh në Institutin Niels Bohr në Kopenhagë hodhën dyshime mbi zbulimin, bazuar në analizën e tyre të pavarur të të dhënave gjatë dy viteve e gjysmë të fundit.
