Samanyolu'nda neden yerçekimi dalgaları bulamadık?
Bilimsel toplulukta, yerçekimi dalgalarını tespit etme yeteneğine sahip olduğumuz konusunda dikkate değer bir gelişme var. LIGO ve Başak, yerçekimi dalgalarının gözlemlenmesinde benzeri görülmemiş yeteneklere ve hassasiyete sahiptir ve zaman ve uzay yapısındaki bu türbülanslı dalgalanmalar sessizce bizden kaymayacaktır.
Aynı zamanda onları kökenlerini tespit ederken gözlemleyebiliyor ve özelliklerini inceleyebiliyoruz Şimdiye kadar 11 farklı kaynak tespit ettik.
Ama hala bir sorun var, bu kaynaklar bizden çok uzak.
Bu neden oluyor? Bu aynı zamanda Amitava Datta'yı (Yamita Fada Kulesi) ve Chavan Chatterjee'yi (Cavin Chatterjee) rahatsız ediyor. Şu soruyu sordular: Neden bilinen tüm yerçekimi dalgaları kaynakları (ikili yıldız birleşmeleri) uzak galaksilerden geliyor? Komşu galaksiyi neden tespit edemedik? Sanırım dedektörü herhangi bir yöne doğru doğru yönlendirmemiz gerekiyor, yani şu anki keşiflerimizin hepsi tesadüfi.
Cevabı bulalım.
LIGO ve Başak gibi gözlem istasyonları, iyi bir vakum ortamına sahip çok uzun iki dikey koluna güveniyor. Sabit frekanslı lazer ışınları iki bağımsız kol boyunca ayrı ayrı yayılır, birçok kez tekrar tekrar yansıtır ve sonunda bir araya gelir.
Işık, elektromanyetik bir dalgadır ve birden fazla dalga bir araya getirildiğinde, girişim modelleri oluşturacaktır. Bu tür bir müdahale yapıcı müdahale olduğunda, bir model biçimi görülebilir, eğer yıkıcı müdahale ise, görülen şey farklı bir modeldir. LIGO ve Başak boştayken, genel olarak konuşursak, içlerinden geçen bir yerçekimi dalgası yoktur.Gördüğünüz şey nispeten kararlı bir model olacaktır, yalnızca enstrümanın rastgele gürültüsünün (çoğunlukla dünyanın kendisi tarafından üretilen) paraziti olacaktır.
Bir kolun uzunluğunu diğerine göre değiştirecekseniz, ışığın bu koldan geçme süresi de değişecektir ve ışık bir dalga olduğu için, ışığın yayılma süresindeki küçük bir değişiklik, aldığınız anlamına gelir. Işığın dalga modeli farklı olacaktır, bu nedenle başka bir lazer ışını ile oluşan girişim görüntüsü de değişecektir.
Tek kollu bir değişikliğin birçok nedeni vardır: sismik gürültü, caddenin karşısında bir kırıcı ve hatta birkaç mil öteden geçen bir kamyon. Ancak astrofiziksel kaynaklar da böyle bir değişikliğe neden olabilir: Geçen bir yerçekimi dalgası.
Şu anda, hangilerinin yerçekimi dalgaları ve hangilerinin sadece yeryüzündeki gürültü olduğunu ayırt etmemize yardımcı olacak iki yol var.
1. Yerçekimi dalgaları, dedektörden geçerken özel bir faz içi miktar ile iki lazer kolunun mesafesinin zıt yönlerde değişmesine neden olacaktır. Kolun uzunluğunun neden olduğu periyodik bir görüntü gördüğünüzde, yerçekimi dalgalarını mı yoksa sadece yer gürültüsünü mü gördüğünüzü belirlemek için oldukça basit bir kısıtlama kullanabilirsiniz.
2. Yeryüzünün farklı yerlerine kombine dedektörler yaptık.Her dedektör yerel ortamın gürültüsünden etkilenecek, ancak yerçekimi dalgaları geçtiğinde, iki dedektörde çok benzer görüntüler alacağız. Sonuç olarak, bu sonuçlar zaman farkında en çok birkaç milisaniyedir.
Bu dalgaların ilk kararlılık testinde görebileceğiniz gibi, 14 Eylül 2015'teki gözlemlere baktığımızda, her iki etki de var.
Şimdiye kadar, birçok birleşme olayı tespit ettik: Şimdiye kadar 11 bağımsız ve farklı birleşme olayı. Presesyon ve birleşme sürecinin son aşaması - iki kara deliğin birleşmesi ya da nötron yıldızlarının çarpışmasının son birkaç saniyesi ya da son birkaç milisaniyesi, oluşan kütleçekim dalgaları yeterince güçlüdür.Dedektörlerimiz bile en hassas olanlardır. Kesin içerik yalnızca cihaz tarafından alınabilir ve bu birleştirme işlemi rastgele gerçekleşiyor gibi görünüyor.
İşin garibi şu ki, bu gök cisimleri ile aramızdaki mesafeye yakından bakarsanız, yerçekimi dalgası detektörlerimiz bize daha yakın olan bazı gök cisimlerine karşı daha duyarlı olmasına rağmen, bulduğumuz hedeflerin bizden daha yüz milyonlarca dolar uzakta olduğunu bulmak zor değil. Uzayın derinliklerinde bile bir milyar ışık yılı uzakta.
Bu neden böyle? Yerçekimi dalgası dedektörleri yakındaki hedeflere daha duyarlıysa, onları daha fazla tespit etmemiz gerekmez mi? Ancak gerçek gözlem öyle değil.
Şüphelilerin dediği gibi, belki de yön sorunları nedeniyle geri tepmemizin birçok nedeni var. Sonuçta, evrende pulsarlar ve blazarlar gibi ancak elektromanyetik sinyaller bizim görüş alanımıza yönlendirildiğinde görülebilen birçok fenomen vardır.
Bu akıllıca bir bakış açısıdır, ancak yerçekimi ile elektromanyetik kuvvet arasındaki temel farkı görmezden gelir. Elektromanyetikte, elektromanyetik radyasyon, yüklü parçacıkların hızlanmasıyla üretilir; genel olarak görelilikte, kütleçekimsel radyasyon (veya yerçekimi dalgaları), büyük parçacıkların ivmesiyle üretilir. Bu, şimdiye kadar hala reddedilemez bir konumda.
Bununla birlikte, manyetik alan ve elektrik alan elektromanyetik alanda aynı anda var olur ve yüklü parçacıklar hareket halinde bir manyetik alan oluşturur. Bu şekilde, parçacıklar ve radyasyonu paralel bir şekilde oluşturabilir ve hızlandırabilirsiniz; küresel bir modelde dışa doğru yayılmasına gerek yoktur. Ancak yerçekiminde bu sonucu sadece yerçekimi kaynağı (kütle ve enerji kuantumu) ve uzayın eğriliği elde edebilir.
Araştırmanın kanıtladığı gibi, yerçekimi dalgası kaynağının ileri mi yoksa yanal mı olduğu yoksa belirli bir açıyla bize bakan dedektörün yerçekimi dalgasını alıp alamayacağı üzerinde hiçbir etkisi yoktur; her zaman yayarlar ve ölçülebilir ve ölçülebilir. Genlik ve frekans bilgileri ile gözlemlenen yerçekimi dalgaları. Çıplak gözlerimizden, farklı yönlerden gelen yerçekimi dalgalarının güç veya diğer özelliklerinde küçük bir fark olabilir, ancak yerçekimi dalgaları onları üreten kaynaktan uzaklaşır ve detektörünüz yeterince hassas olduğu sürece küresel bir şekilde dışa doğru yayılır. , Onları evrenin herhangi bir yerinde büyük miktarlarda gözlemleyebilirsiniz.
Öyleyse neden kendi galaksimizdeki ikili kaynaklardan gelen yerçekimi dalgalarını tespit edemiyoruz?
İkili kütle kaynakları fikri sizi şok edebilir: Örneğin, kara delikler ve nötron yıldızları artık birbirlerini çevreliyor gibi.
Yerçekimi dalgası gözlemlenmeden önce, görünüşte nadir görülen bir yapı keşfedildi: bir diğerinin etrafında dönen iki pulsar. Yerçekimsel radyasyonun neden olduğu yörünge zayıflaması nedeniyle nabız zamanının bir dereceye kadar farklı olduğunu gözlemleyebiliriz. Sonuç olarak, çoklu pulsar ikili yıldız sistemleri de dahil olmak üzere birçok pulsar keşfedildi. Her örnek için onları doğru bir şekilde ölçebiliriz, yörünge çürümesini görüyoruz ve gerçekten de yerçekimi dalgaları yayıyorlar.
Benzer şekilde, X ışınlarını gözlemlersek, sistemin merkezinde bir kara delik olması gerektiğini gösterir. Bununla birlikte, elektromanyetik gözlemlerle sadece iki tane çift kara delik sistemi keşfedildi.Gözlem sonuçlarından, büyük kara deliklerin bu tür X-ışını çift yıldız fenomenini üretecek olan yoldaş yıldızdan kütle biriktireceğini biliyoruz.
Bu tür bir sistem şu özelliklere sahiptir:
1 Samanyolu'nda Zengin.
2 Enerjiyi korumak için yerçekimi dalgalarını bastırın ve yayın.
3 Bu, belirli bir frekans ve genliğe sahip yerçekimi dalgalarının dedektörümüzden geçeceği anlamına gelir.
4 Gök cismi, yerçekimi dalgalarını salmaya başladığında, bir gün birleşecekleri anlamına gelir.
Ancak yine de onları yer tabanlı dedektörler aracılığıyla gözlemlemedik. Bu durum için basit ve anlaşılır bir açıklama var: Dedektörümüzün alıcı frekans aralığı yanlış!
Yalnızca ikili yıldız birleşme sürecinin son birkaç saniyesinde üretilen yerçekimi dalgaları LIGO / Virgon tarafından tespit edilebilir. Milyonlarca hatta milyarlarca yıldır nötron yıldızları veya kara delikler birbirlerinin etrafında döndüler ve yörüngesel bozulma yaşadılar.Bu, daha büyük bir radyal yönde ayrıldıkları, yani dönüş sürelerinin daha uzun olduğu ve serbest kaldığı durumdur. Yerçekimi dalgalarının frekansı daha düşüktür.
Galaksimizde bir çift yıldız yörünge sistemi bulamamamızın nedeni, LIGO ve Virgon'un lazer kollarının çok kısa olmasıdır! Üç veya dört kilometre uzunluğunda değil, yüzlerce kilometre uzunluğunda ve daha fazla aynaya sahiplerse, galaksimizde uzun zaman önce görmüş olabiliriz. Mevcut durum söz konusu olduğunda, bu LISA'nın önemli bir gelişmesidir: bize gelecekte hangi ikili yıldız sistemlerinin kesinlikle birleşeceğini söyleyebilir ve hatta nerede olacağını tahmin etmemize izin verebilir mi? Ne zaman oldu!
Aslında: LIGO ve Virgon'un çalıştığı dönemde, kendi galaksimizde herhangi bir kara delik birleşmesi veya nötron yıldızı çarpışması gözlemleyemedik. Bu şaşırtıcı değil; kütleçekim dalgası gözlemlerimizden yola çıkarsak, her yıl evrende yaklaşık 800.000 çift kara delik birleşmesi olacak, ancak evrende gözlemlemek için iki trilyon galaksi var. Bir birleşme olayı için milyonlarca galaksiyi gözlemlememiz gerekiyor!
Bu nedenle, yerçekimi dalgası gözlem ekipmanımızın, milyarlarca ışık yılı uzaklıktan her yönden yerçekimi dalgalarını gözlemleyecek kadar hassas olması gerekir; aksi takdirde, yeterli istatistik elde edemeyeceğiz.
Evrenimizde bir çok nötron yıldızı ve diğerinin etrafında dönen kara delikler vardır ve bu bizim dahil galaksiler için de geçerlidir. Bu ikili yıldız sistemlerini aramak istediğimizde, bu sistemlerin hatırı sayılır bir kısmını radyo darbeleri veya X-ışınları yoluyla bulabiliriz ve hatta onları doğrudan görmesek de, yerçekimi dalgalarının salınımına dair kanıtlar bulabiliriz.
Daha düşük frekanslarda yerçekimi dalgalarını tespit edebilen daha hassas dedektörlerimiz varsa, galaksimizdeki yerçekimi dalgalarının kaynaklarını doğrudan tespit edebiliriz. Gerçek bir birleşme olayı bulmak istiyorsak, bu çok nadirdir. Birleşme yüz milyonlarca gebelik yılını alabilir, ancak gerçek birleşme olayı yalnızca bir saniyenin küçük bir kısmını alır. Onları ancak büyük ölçekli gözlemlerle bulabiliriz, neyse ki, bu amacı destekleyecek teknolojiye zaten sahibiz.
İlgili herhangi bir içerik ihlali varsa, silmek için lütfen 30 gün içinde yazarla iletişime geçin
Lütfen yeniden baskı için yetki alın ve bütünlüğü korumaya ve kaynağı belirtmeye dikkat edin
