Universum

Gravitatsioonilained

Gravitatsioonilained

Mõned võrrandid, mille Einstein sõnastas 1915. aastal, ennustasid nähtuse olemasolu gravitatsioonilained. 2015. aasta lõpus tuvastati need lained otse.

Me kõik teame, mis lained on. Näiteks need, mis tekivad kiviga viskamise ajal tiigiga veel veega.

Euroopa Relatiivsusteooria, Einstein näitab, et ruum ja aeg ei ole üksteisest sõltumatud, vaid moodustavad ainulaadse olemi, mida nimetatakse kosmoseaeg. Kui kujutame ette, et need kaks muutujat moodustavad koos kahemõõtmelise lameda elastse membraani, siis võime arvata, et massi olemasolul ruumiaeg "deformeerub", nagu tavaline membraan teeks seda piljardikuuli raskuse all.

Mis tahes muu massimassiga objekt märkab deformeerumist ja on sunnitud järgima teistsuguseid teid, kui see läheks, kui membraan ei oleks deformeerunud. Selle kosmoseaja kõverdatud geomeetria mõju või tagajärg on: gravitatsioon, ja nii õnnestub relatiivsusteooria kuulsat seletada universaalne gravitatsioon avastas Newton.

Kuidas tekivad gravitatsioonilained?

Kiirendatud massiivsed kehad toodavad kõikumised ruumis-aja kangas, mis levib nagu laine kogu Universumis. Need on Einsteini kavandatud ja nüüd avastatud gravitatsioonilained.

Ainult erakorralised sündmused tohutu massiga kosmiliste objektide, näiteks neutronitähtede, gammakiirguse purunemiste või mustade aukude korral võivad tekitada tuvastamiseks piisavalt energiat; sündmused, mis on sama võimsad nagu näiteks hiiglasliku supernoova plahvatus või kahe musta augu liitmine.

Gravitatsioonilained lühendavad ruumi-aega ühes suunas, pikendavad seda teises suunas ja levivad valguse kiirusel. Miski ei peata ega peegelda neid; Seetõttu pole erinevalt valgusest ja muudest elektromagnetilistest lainetest väga oluline, kui palju objekte nad oma teelt leiavad, kuni nad Maale jõuavad.

Miks nad on olulised? Mõnda Universumi sündmust on väga raske otse tuvastada. Näiteks jälgige mustaid auke, mis ei eralda valgust. Kuid need võivad kiirata gravitatsioonilaineid mõnikord, näiteks siis, kui kaks neist põrkuvad ja ühinevad. Nii juhtuski siis, kui esmakordselt tuvastati gravitatsioonilained. Nad võivad meile isegi selgitada, mis juhtus universumi esimesel sekundil, vahetult pärast Suur pauk. Loodetavasti aitab see avastus mõista mõnda suurt teadmatust, mida füüsika ja astronoomia siiani silmas peavad.

Kuidas neid tuvastatakse?

Gravitatsiooniliste lainelaser-interferomeetria täiustatud vaatluskeskus, mida tuntakse LIGO nime all, koosnes kahest detektorist, mida eraldas 2015. aastal 3000 kilomeetrit, Washingtoni ja Louisiana osariikides. Iga detektor koosnes kahest nelja kilomeetri pikkusest laservalguskiirest, mis olid paigutatud täisnurga alla. Gravitatsioonilaine tekkimisel pikeneb üks neist valguskiirtest, teine ​​aga lüheneb. LIGO suudab tuvastada erinevusi ühe tuhandiku tuuma läbimõõdu osas.

Esimene signaal jäädvustati 14. septembril kahel detektoril korraga. See tulenes 1,3 miljardi valgusaastaga ühinemisest ja koosnes kahe musta augu kokkupõrkest, mille mass oli 29 ja 36 korda suurem kui Päikese mass. Kaks auku ühinesid üheks, vabastades kolme päikesemassiga samaväärse energia. , mis lükati tagasi gravitatsioonilainete kujul. Kui need lained jõudsid meieni, 1,3 miljardit aastat hiljem, tekitasid nad väga vähest kosmosehäireid, mis olid kõigile märkamatud, kuid mis olid piisavad LIGO väga suure tundlikkuse jaoks.

Teadlased Rainer Weiss, Barry Barish ja Kip Thorne võitsid 2017. aasta Nobeli füüsikapreemia töö eest gravitatsioonilise laine detektoriga LIGO. Žürii tunnustas neid avastuse eest, mis raputas kogu maailma. Kolm Ameerika füüsikut said ka Astuuria printsessi auhinna otsustava töö eest selle nähtuse jäädvustamisel gravitatsiooniliste lainete laserinterferomeetria vaatluskeskusega.

UIB relatiivsuse ja gravitatsiooni rühm on Hispaanias teerajaja gravitatsioonilainete uurimisel. Teie lehel Universumi sümfoonia Nad pakuvad selle teema kohta teavet ja ressursse.

◄ EelmineJärgmine ►
Kosmiline kiirgusUniversumi kuju


Video: 1 Minuti Loeng - Mis on gravitatsioonilained? Tõnu Laas (Juuni 2021).