Yerçekimi dalgaları bize evreni görmenin yeni bir yolunu veriyor
Yerçekimi dalgaları, evrene farklı davranmamızı sağlar
Görüntü kaynağı: T.Pyle / California Institute of Technology / Massachusetts Institute of Technology / Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO) Laboratory
Yalnızca bulutları gördüğünüzü, ancak gökyüzünde güneşi, ayı, gezegenleri ve yıldızları hiç görmediğinizi hayal edin. Mavi gökyüzüne karşı kabarık beyaz yoktur, ancak sadece donuk bir kışın işareti olan büyük koyu gri stratus bulutları vardır. Kışın bulutlar yalnızca birkaç hafta sürecek ve en kötüsü yalnızca birkaç aydır, ancak bu tür tabakalı bulutlar insanlık tarihi boyunca böyle olmuştur. Birisi, belirli bir gecede bulutları kısa bir süre için bölmenin ve atmosferimizin ötesindeki evrene bakmamıza izin vermenin bir yolunu buldu. İnanılmaz detaylara sahip tek bir noktanın parlayan, muhtemelen bir gezegen olduğunu hayal edin: haleler, çizgiler, renkler ve hatta belki uydular. Bu andan itibaren, evrene bakışınız ne kadar değişecek? Şimdi sonuçlar var - Lazer İnterferometrik Yerçekimi Dalgası Gözlemevi'nin (LIGO) işbirliği gerçekten de iki birleştirilmiş kara deliğin yerçekimi dalgalarını tespit etti - astronomide böyle bir an olduğundan emin olabiliriz.
Resim kaynağı: LIGO'nun yerçekimi dalgalarının keşfini duyurduğu basın toplantısının ekran görüntüsü
Einstein'ın en büyük başarısı ve aynı zamanda kanıtlanmamış en eski kehanet olan genel görelilik teorisi, ilk kez teste başarıyla dayandı. Yaklaşık 1.3 milyar ışıkyılı uzaklıktaki uzak bir galakside iki kara delik, evrenin ölüm sarmalında birbirlerinin etrafında dönerek, yerçekimi enerjisini sonunda birleşene kadar, yerçekimi dalgaları şeklinde E = mc ^ 2'yi 3'e geçirerek birbirlerinin etrafında dönerler. Güneşin kütlesi, kendi uzaysal yapısında dalgaların içine salınır. Bu dalgalar evrende dışarıya doğru yayılır ve her zaman ışık hızında sonsuz bir şekilde hareket eder, tıpkı bir squash topunun bir yönde, dikey yönde ve diğer yönlerde sıkıştırılması gibi, geçen tüm nesnelerin sıkışmasına veya genişlemesine neden olur.
LIGO gibi deneyler, yapabileceğimiz tek yerçekimi dalgası detektörleri değildir. Kara delikleri birleştirmek, tespit edebileceğimiz tek şey değildir. Daha geniş olarak, gök cisimleri, kütleçekimsel radyasyon yoluyla anlayabileceğimiz tek şey değildir! Heyecan verici kara delikler görmemizin nedeni, öncelikle LIGO'nun inşa edebileceğimiz en ucuz yerçekimi dalgası dedektörü olması ve LIGO'nun evrende üretilen bu dalgaları gözlemleyebilmesi ve LIGO'nun bu dalgalara karşı çok duyarlı olmasıdır. Ama aslında aranacak her tür şey var, bunlar dört farklı kategoriye ayrılıyor.
Görüntü kaynağı: NASA, iki nötron yıldızının yaklaşması ve birleşmesinden; yalnızca gösterim amaçlı
1.) Yoğun, ultra hızlı hareket eden gök cisimleri. Bu, LIGO tarafından gözlemlenen türü, yani birleştirilmiş küçük (1000 güneş kütlesinden az) kara delikleri içerir. İki ana varyantın birleştirilmiş nötron yıldızları, tek pulsarları ve süpernovaları da yerçekimi dalgaları üretir. LIGO, önce daha büyük ve eşit kütleli kara delikleri gözlemleyecek ve her yıl az sayıda kara delik gözlemlemesi bekleniyor. Biliyorsunuz, dedektör Eylül 2015'e kadar çalışmaya başlamadı ve sinyal 14 Eylül 2015'te gönderildi. Önümüzdeki birkaç yıl içinde, özellikle LIGO'nun hassasiyeti arttıkça ve arama aralığı daha uzaktaki derin uzay evrenine doğru genişledikçe, daha fazla kara delik birleşmeleri olabilir. Hangi gök cisimlerinin menzil içinde olduğunu belirlemede önemli faktör, frekansları veya bu gök cisimlerinin saniyede kaç dalga yaydığıdır. LIGO, 1 ile 10.000 Hz arasındaki gök cisimlerini, yani saniyede birden fazla dalga yayanları algılayabilir!
Görüntü kaynağı: X-ray: NASA / Massachusetts Üniversitesi / Dr. Wang ve diğerleri Kızılötesi: NASA / Uzay Teleskopu Bilim Enstitüsü: Samanyolu'nun merkezindeki süper kütleli kara delik Yay A *
2.) Daha yavaş veya daha ağır gök cisimleri. Alan güçleri, LIGO'nun gördüğü gök cisimleri kadar güçlü değil, ancak evrende keşfetmemizi bekleyen daha çok gök cismi var. Neredeyse her galaksinin (kendi galaksimiz dahil) merkezinde süper kütleli bir kara delik vardır ve iç kısmı güneşin milyon katı veya daha fazla kütlesidir. Dünyadan daha büyük dirseklere sahip sondalar (LISA (veya eLISA) gibi dev uzay antenleri gibi) bu gök cisimlerinin yerini tespit edebilir. İkili yıldızlar, beyaz cüce ikili yıldızlar, diğer gök cisimlerini yutan süper kütleli kara delikler ve son derece düzensiz kütlelerle birleşmiş kara deliklerin tümü daha düşük frekanslı yerçekimi dalgaları yayar. Kütleçekim dalgalarını yaymaları dakikalar, saatler ve hatta günler alır. Onları LIGO aracılığıyla göremiyoruz, ancak daha büyük uzaysal girişimölçerler onları algılayabilir. NASA yatırım yapmaya karar verirse (yapmasalar bile Avrupa Uzay Ajansı yatırım yapacak), bu gök cisimleri için ilk dedektörleri 2030'larda bir ara kurabileceğiz.
Resim kredisi: Montcabrer Gözlemevi'nden Ramon Naves
3.) Süper kütleli kara deliklerin yörüngesi ve birleşmesi. Kuasarları veya aktif galaktik çekirdekleri hiç duydunuz mu? Aktif galaksilerin çekirdeğindeki milyarlarca güneş kütlesine sahip kara delik, bir şekilde çok büyük hale gelmek zorunda, bu da büyük bir birleşmeden kaynaklanıyor olabilir. 100 milyon güneş kütlesine sahip bir kara deliğin, 18 milyar güneş kütlesine sahip bir kara deliğin yörüngesinde döndüğü OJ 287 adlı bir kara delik bile var Söylemeye gerek yok, çok sayıda yerçekimi dalgası yaymak zorunda. Yörünge periyotları, inanılmaz düşük frekanslarla birlikte yaklaşık birkaç yıldır. Bunun için, geleneksel lazer dedektörlerinin hiçbir faydası yoktur, ancak bir pulsar dizisi kullanmak ve zaman düğümlerinin nasıl etkilendiğini görmek bu sorunu çözebilir. Bu, Kuzey Amerika'daki NANOgrav Gözlemevi'nin ortak çabalarından bazılarıdır, ancak yeni başladı ve önümüzdeki birkaç on yıl içinde gerçekleştirilecektir.
Resim kaynağı: Ulusal Bilim Vakfı (Ulusal Havacılık ve Uzay İdaresi, Jet Tahrik Laboratuvarı, Kaike Vakfı, Moore Vakfı, vb.) - BICEP2 proje finansmanı
4.) Büyük Patlama'dan kalma kalıntılardan kütleçekimsel dalga radyasyonu. Neden astrofiziksel kaynakları incelemeyi bırakalım? Evrenin doğuşundan kaynaklanan bu dalgalanmalar, Büyük Patlama'nın ardından gelen kutuplaşmada ortaya çıkacak ve biz de şimdi onu arıyoruz! BICEP2'nin 2014 yılında bu radyo dalgalarının keşfini duyurduğunu, ancak kendi galaksimizin ön planındaki tozu yanlışlıkla kutuplaşma sinyali olarak kullandığını hatırlamalısınız. Ancak bu yerçekimi dalgaları var olmalı ve tüm frekanslarda var olmalıdır. Keşfettiğimiz bu dalgaların genlik ve frekans spektrumuna dayanarak, en erken dönemde ve genişlemeden sonra evrenin sonunda evrenin gerçek sahnesini doğru bir şekilde yeniden inşa etmemiz muhtemeldir.
Resim kaynağı: Tong Minglei
Ayrıca bu kaynaklardan gelenler sadece yerçekimi dalgaları değildir, bu kaynakların her bir parçası muhtemelen bize evren hakkında çok şey söyleyecektir. Evet, bu astrofiziği içerir, ancak bunları ne kadar keskin bir şekilde tahmin edebilirsek, o kadar çok öğreniriz:
Bu tür kaynakların her birinin yaydığı yerçekimi dalgalarının türleri,
Yerçekimi dalgaları, süpernova patlamaları ve diğer felaket olayları aracılığıyla gözlemlenen birleşmelerin kritik ve son anlarının fiziği,
Su ve ateşin genel görelilik teorisi ile bağdaşmayan kuantum yerçekimi etkisi, yüksek hassasiyet altında bulunabilir.
Önerilen gelecek gözlem görevi, hassasiyet açısından yukarıdaki tüm görevleri aşmayı umuyor. Örneğin, NASAnın Big Bang Gözlemcisi, önerilen diğer herhangi bir görevle karşılaştırıldığında, 1, 2 ve 4 kategorilerindeki tüm kaynakları tespit edecek. Doğruluğu artırın. L4 ve L5 Lagrangian noktalarının her birinde üç tane olmak üzere, dünyaya yakın yörüngede dönen altı interferometreden oluşan bir sıra, LISA ve LIGO'ya olan duyarlılığımızı birçok büyüklük derecesinde artırabilir, böylece evrenin genişlemesiyle üretilen kalan yerçekimi dalgalarını doğrudan ölçmemizi sağlar .
Resim kaynağı: Gregory Harry, Massachusetts Institute of Technology, 2009 LIGO semineri, LIGO-G0900426
Ek olarak, optik astronomi kütleçekimsel dalga astronomisi ile ilişkilendirilebilirse, bu bize aynı gök cismi için çok açılı bir görünüm sağlayacak ve bize evreni daha iyi anlamamızı sağlayacaktır. İki birleşen kara deliğin gama ışınları gibi bir tür elektromanyetik radyasyon yayıp yaymadığını merak ediyor olabilirsiniz.
Yerçekimsel radyasyonla ilgili olarak, bunlardan yalnızca birini bilsek bile, LIGO sinyali gönderildikten sadece 0,4 saniye sonra (!) NASA'nın Fermi uydusu, çok şüpheli bir tesadüf olan bir gama ışını patlaması tespit etti. Üç veya dört yerçekimi dalgası dedektörünü çalıştırdığımızda ve çalıştırdığımızda (iki LIGO dedektörüne ek olarak, VIRGO ve CLIO da vardır), bu radyasyon kaynaklarının yerlerini daha iyi tespit edebiliriz ve belki onları bir kez ve tamamen bulabiliriz Kara deliklerin birleşmesi ne tür elektromanyetik radyasyon üretir?
Daha önce sadece nötron yıldızı birleşmelerinin sonucu olduğu düşünülen hızlı bir gama ışını patlamasının bir örneği. Resim kaynağı: Ou Nantai
Evreni yeni yollarla açmanın ön safındayız. LIGO tarafından 14 Eylül'de tespit edilen olay, şüphesiz, bize benzeri görülmemiş bir enerji biçiminde evrenin bilgisini tanıtacak olan yeni bir veri selinin sadece başlangıcıdır. Şimdi bu yeni astronomi biçimini kucaklamanın ve evren hakkındaki bakış açımızı benzeri görülmemiş bir şekilde açmanın zamanıdır. Bu, meraklı bir zihin için inanılmaz bir andır.
Referans
1. Wikipedia
2. Astronomik terimler
3. Ethan Siegel- Qiyue Weiyang
İlgili herhangi bir içerik ihlali varsa, silmek için lütfen 30 gün içinde yazarla iletişime geçin
Lütfen yeniden basım için yetki alın ve bütünlüğü korumaya ve kaynağı belirtmeye dikkat edin
