background img
февр. 15, 2016
7340 Views

Гравитационните вълни – всичко, което трябва да знаете за историческото откритие

Автор:

В 5:51ч сутринта северноамериканско източно време на 14 септември 2015г беше направено едно от най-големите открития в науката. Точно в този момент детекторите на американската обсерватория LIGO в Луизиана  и Вашингтон независимо един от друг откриха доказателства за гравитационни вълни, произлизащи от две сливащи се черни дупки на 1.3 милиарда светлинни години. Откритието е сензационно и вероятно сте чули за него.

Това без съмнение е един от най-големите моменти в астрономията, което не само потвърждава теорията на Айнщайн за общата относителност отпреди 100 години, но и ни дава нов начин да наблюдаваме вселената. Вероятно обаче все още имате доста въпроси относно гравитационните вълни. Какво точно представляват те? Защо са засечени точно в този момент? Откъде знаем, че са от две сливащи се черни дупки?

Време е да хвърлим малко яснота по тези въпроси.

Какво е гравитационна вълна?

Гравитационната вълна най-общо казано е смущение в пространствено-времевия континуум, причинено от масивен обект или обекти, както е в този случаи, които се движат или се сливат. При тази двойка черни дупки, сливането им е причина да изгубят маса три пъти колкото нашето Слънце. Това освобождаване на енергия е предизвикало въпросното смущение в пространствено-времевия континуум – гравитационна вълна. И така, 1.3 милиарда години по-късно тази вълна е достигнала до Земята – и ние я засякохме.

Пространствено-времевият континуум често е обясняван чрез аналогия с метални топчета върху гумена подложка. За да използваме същия пример, гравитационните вълни могат да бъдат разглеждани като гънки в гумената подложка.

Как сме получили толкова много информация от един миг?

Гравитационната вълна е преминала през Земята и е произвела доста силен сигнал, засечен и от двата детектора на LIGO, които наскоро са обновени.

Учените са имали представа какви събития биха произвели различни видове кратки сигнали. Щом засекат такъв, на помощ идват различни формули и уравнения, с чиято помощ в случая са открили, че става въпрос за две сливащи се черни дупки – едната с 36 пъти по-голяма маса от тази на Слънцето, а другата 29 пъти.

Колко голяма е била вълната?

Когато черните дупки са се слели, освободената енергия е изпратила вълна във всички посоки като сфера, разширяваща се със скоростта на светлината. Това означава, че когато ни е достигнала, сферата се е простирала в радиус 1.3 милиарда светлинни години във всяка посока. Нещо невъобразимо голямо.

Black_Hole_Merger_Simulation.0.0

Колко бързо се движат гравитационните вълни?

Със скоростта на светлината, както показват засечените сигнали от двата детектора, разминаващи се със 7 милисекунди. Това ни говори още, че гравитонът (хипотетичната частица на гравитацията) би трябвало да няма маса, след като частици с маса не могат да достигнат скоростта на светлината. Това може да бъде потвърдено едва след допълнителни измервания.

Ако идентифицираме събитие, например свръхнова, което произвежда светлина и гравитационни вълни едновременно, вероятно ще успеем да сравним скоростта им.

Защо е било важно детекторите да бъдат пуснат в точно определен момент, за да засекат този сигнал?

Всички неща във вселената произвежда гравитационни вълни, но само най-масивните събития огъват пространствено-времевия континуум толкова забележимо. Затова разчитаме на такива големи космически събития, изпращащи мощни вълни, които можем да измерим.

Моментът, когато двете черни дупки са се слели е произвел огромна, измерима гравитационна вълна, 50 пъти по-мощна от всички звезди във вселената взети заедно. Тази вълна е пътувала 1.3 милиарда светлинни години до Земята и благодарение на LIGO сме успели да засечем изключително краткия момент, когато е преминала през планетата ни.

Също като при един телескоп, LIGO е трябвало да бъде включен в подходящия момент, за да улови вълната.

За какво бихме могли да използваме гравитационните вълни?

Също като радио вълните, гравитационните са форма на информация и като ги засичаме бихме могли да получим данни от допреди ненаблюдавани кътчета на вселената.

Да вземем например тези две черни дупки. Те са с диаметър по-малко от 150км, но се намират на 1.3 милиарда светлинни години. Не разполагаме с никакви други инструменти, за да получим информация от толкова малки обекти, намиращи се толкова далеч. При видимата светлина едва долавяме цяла галактика на това разстояние.

Най-интересното може би е, че като откриваме повече такива сливащи се черни дупки ще успеем да надникнем в историята на вселената – вероятно още по-близо до Големия взрив.

Как може бъдещите мисии да подобрят LIGO?

Ключовото, което липсва към момента е местоположението. Понеже LIGO има само два детектора, учените са успели да засекат само посоката на сигнала. Трети детектор ще ни помогне да откриваме по-точно откъде идват сигналите – нещо, което може да бъде постигнато с предстоящия VIRGO детектор в Италия.

И докато доказването на гравитационните вълни само по себе си да е една изключително важна новина, по стечение на обстоятелствата това е и първото пряко доказателство за съществуването на черните дупки, както и за това, че могат да са по двойки и да се сливат.

Категория:
Космос

Коментирай

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *

Здравей, ако искаш да получаваш известия по имейл за най-нови публикации в Iskamdaznam.com

Powered by WordPress Popup

Menu Title