Yıllar sonra, nihayet yerçekimi dalgalarının gerçek renklerini görebilecek misiniz? LIGO bize yeni bir bakış açısı sağlıyor
Lazer İnterferometre Yerçekimi Dalgası Gözlemevi'nin (LIGO) yerçekimi dalgalarını tespit edebilmesi ne anlama gelir?
Geçtiğimiz on yılda, bilinçsizce yeni bir tür astronomi gelişti: kütleçekimsel dalga astronomisi. Yerçekimi dalgası detektörleri, evreni gözlemlemek için teleskoplar kullanmazlar, ancak birbirlerine dik olarak yayan ve yansıtan ve daha sonra belirli bir girişim modeli oluşturmak için rekombinasyondan sonra yeniden inşa eden lazerler kullanır.
[Birleşen iki kara deliği ve görelilik teorisinde görünen arka plan uzay-zamanını nasıl değiştirdiklerini gösterir.
Bu cihaz, Lazer İnterferometre Yerçekimi Dalga Gözlemevi (LIGO), 2002 ve 2010 yılları arasında kavram kanıtını gösterdi ve ardından güncelleme sırasında beş yıl süreyle kapatıldı. İşlev, yükseltilmiş lazer interferometre yerçekimi dalgası gözlemevi ile yeniden etkinleştirildi.Yükseltilmiş lazer interferometre yerçekimi dalgası gözlemevi işbirliği projesi iki gün içinde ilk kez önemli haberleri duyuracak.Dış dünya, yerçekimi dalgaları üzerindeki ilk doğrudan etkiyi duyurmayı planladıklarını tahmin ediyor. keşfetmek. Bu ne anlama geliyor, aşağıya bakmaya devam edelim!
Bu, merkezinde ikili bir kara delik bulunan bir galaksi. Resim kaynağı: NASA, Avrupa Havacılık İdaresi, Hubble Kültür Mirası (STScI / AURA) -ESA / Hubble Kooperatif Organizasyonu ve A. Evans (Virginia Üniversitesi, Charlottesville / NRAO / Stony Brook Üniversitesi).
Einstein'ın genel görelilik teorisi ilk ortaya atıldığında, önceki uzay-zaman kavramından tamamen farklıydı. Madde ve enerji sabit değildir, aksine birbirlerine bağlıdırlar: birbirlerine bağlıdırlar ve zamanla değişirler. Yalnızca tek bir kütle varsa ve o zaman ve uzayda durağansa (veya ivmesiz hareket ediyorsa), o zaman zaman ve uzay değişmeyecektir. Bununla birlikte, ikinci bir kütle eklenirse, iki kütle birbirine göre hareket edecek ve bu da göreceli hız ile sonuçlanacak ve bu da orijinal uzay-zaman yapısını değiştirecektir. Özellikle, bir kütleçekim alanında büyük bir parçacık hareket ettiğinde, genel göreliliğin doğası, kütlenin hızlanacağı ve yeni bir tür radyasyon üretileceği anlamına gelir: kütleçekimsel radyasyon.
Resim kaynağı: Avrupa Güney Gözlemevi (ESO) / L. Calçada, bir ikili yıldız yoldaşı ve yerçekimi dalgalarının etrafında dönen bir pulsar, ortaya çıkan uzay-zaman dalgalanmaları (veya dalgalanmalar).
Elbette madde uzayda ışık hızıyla seyahat edecek, ancak maddenin kendisi uzayın yapısında bir dalgalanmadır. İvmeli kütleden enerji alır, yani iki kütle birbirinin yörüngesinde dolaşırsa, bu yörünge zamanla bozulur. Bu kütleçekimsel radyasyon - uzayda dalgalanmalara neden olan dalga - enerjiyi uzaklaştırır. Güneşin yörüngesinde dönen dünya gibi bir sistem için kütlesi (göreceli olarak konuşursak) çok küçük ve mesafesi çok uzundur, bu nedenle bu sistemin zayıflaması için 10 ^ 150 yıldan fazla veya evrenin yaşının birçok katı gerekir. (Çoğu durumda, teorik veriler en uzun ömürlü yıldızın ömrünün birkaç katı bile olabilir). Ancak kara delikler ve nötron yıldızları için yörüngesel bozulmaları zaten gözlemlenebilir.
Resim kaynağı: NASA (L), Max Planck Radyo Astronomi Enstitüsü / Michael Kramer
Kara deliklerin füzyonu ve füzyonu gibi hiç tespit edemediğimiz daha güçlü sistemler olduğundan şüpheleniyoruz. Bunlar, inhalasyon aşaması, birleştirme aşaması ve ardından zil aşaması gibi karakteristik sinyaller göstermelidir; bunların tümü, Lazer İnterferometre Yerçekimi Dalgası Gözlemevi tarafından tespit edilebilecek yerçekimi dalgalarının oluşumuna yol açacaktır. Lazer interferometre yerçekimi dalgası sisteminin çalışma yöntemi çok gelişmiştir ve bu yerçekimi dalgalarının benzersiz radyasyonunu kullanır. Özellikle, uzaysal-zamansal tepkilere nasıl neden olurlar?
Bu dalgacıklar, uzayı birbirine dik yönlerde sıkıştırarak ve genişleterek var olurlar.Frekans ve yoğunluk, nasıl oluştuklarına ve hangi özelliklere sahip olduklarına bağlıdır. Örneğin, iki nesne spiral bir şekle, aralarındaki mesafeye ve onlarla aramızdaki mesafeye bükülür. Lazer interferometre yerçekimi dalgası sisteminin yükseltilmiş versiyonu, iki yöne dik eksen boyunca aynı frekans / dalga boyuna sahip aynı frekans / dalga boyuna sahip iki lazer yayar ve bunları aynadan birçok kez yansıtır (optik yolu etkili bir şekilde azaltır) Bin kilometreye çıkın) ve sonra onları yeniden gruplandırın, birbirleri arasında girişim örüntüleri oluştururlar.
Görüntü kaynağı: Kamu malı / ABD hükümeti, lazer interferometre yerçekimi dalgası gözlemevinin çalışma prensibinin şematik diyagramı.
Normal koşullar altında (yerçekimi dalgaları geçmez), bu yolların uzunlukları eşittir ve girişim görüntüleri normal görünür. Bununla birlikte, yerçekimi dalgaları geçerse, bu dönüşüm bize sistemin çeşitli bölümlerinin kalitesini, birbirlerinden ne kadar uzakta olduklarını ve ne kadar uzakta olduğumuzu söyleyecektir.
İki gelişmiş lazer interferometre yerçekimi dalgası sistemi inşa ettik: biri kuzeybatı Amerika Birleşik Devletleri'nde (Washington) ve diğeri güneydoğu Amerika Birleşik Devletleri'nde (Louisiana) yer almaktadır ve her iki dedektör de aynı nesneyi görürse, İlk yerçekimi dalgasında Usher! Lazer interferometre yerçekimi dalgası sisteminin bu versiyonu, bir ile birkaç yüz güneş kütlesi arasında bulunan iki kara deliğe karşı en hassastır.Bu kara deliklerin birleşmesi milyonlarca ışıkyılı alır: yılda en az birkaç kez meydana gelmesi bekleniyor.
Görüntü kaynağı: California Institute of Technology / MIT / Laser Interferometer Yerçekimsel Dalga Gözlemevi Laboratuvarı
Bu işbirliği ilk keşif faaliyetlerini duyurursa, bize sadece bu değerli bilgiyi sağlamakla kalmayacak, aynı zamanda Einsteinın genel görelilik teorisinin yepyeni ve başarılı bir testi ve yerçekimi dalgalarını doğrulayan ilk doğrudan kanıt olacak. . Gelişmiş Lazer İnterferometre Yerçekimi Dalgası Gözlemevi, şimdiye kadar inşa edilen en gelişmiş yerçekimi dalgası gözlemevi ve aynı zamanda gerçek sinyalleri görebilen ilk gözlemevidir. Yerçekimi dalgalarını bulmak için tasarlanmış en büyük bilimsel işbirliği projesi olan bu projeye yaklaşık 1000 bilim insanı katıldı. Her şey şüphelendiğimiz gibiyse, yeni bir astronomi çağı başlayacak.
Gelişmiş lazer interferometre yerçekimi dalgası sisteminin yükseltilmiş bir sürümünü yükleyin. Görüntü izniyle: Cheryl Vorvik tarafından çekilmiş Chertech / MIT / LIGO laboratuvarı.
Söylentileri bilimsel araştırmanın temeli olarak kullanmaya çok karşıyım - özellikle Lawrence Krauss'un geçen yıl bu tür söylentileri asılsız olarak yaymaya başlamasından şok oldum - çünkü bunun Lazer İnterferometre Yerçekimi Dalga Gözlemevi ekibi tarafından duyurulması gerekiyor. Bununla birlikte, yerçekimsel dalgaları bulurlarsa, dünyaya şunu söyleyeceklerdir: Einstein'ın görelilik teorisi doğrudur, yerçekimi radyasyonu gerçektir ve birleştirilmiş kara delikler yalnızca yerçekimi dalgaları üretmeyecek, aynı zamanda bu dalgalar da tespit edilebilir. Bu, bir teleskop kullanmadan yepyeni bir astronomi türüdür, ancak kara delikleri, nötron yıldızlarını ve diğer normalde görünmez nesneleri görmenin yepyeni bir yoludur. Evreni benzeri görülmemiş yeni bir perspektiften gözlemleyebilir ve inceleyebiliriz.
ilgili bilgi
Bir kara delik, uzay-zamanın son derece güçlü yerçekimi ivmesi sergilediği bir alandır, böylece hiçbir parçacık, hatta ışık gibi elektromanyetik radyasyon bile kaçamaz. Genel görelilik, yeterince yoğun bir kütlenin uzay-zamanı bozabileceğini ve bir kara delik oluşturabileceğini öngörür; bu bölgeden kaçmanın imkansız olduğu sınıra olay ufku denir. Olay ufku, içinden geçen nesnelerin kaderi ve durumu üzerinde büyük bir etkiye sahip olsa da, bölgenin gözlemleri herhangi bir özelliği tespit edememiş gibi görünüyor.
