От х:

Днес в x:

10 °C

Гравитационните вълни 5 години по-късно. Какво знаем (видео)

Изображение 1 от 2

    На 14 септември 2015 в 09:50:45 UTC (11:51 бълг. време) са засечени за първи път гравитационни вълни от гравитационната обсерватория LIGO (Laser Interferometric Gravitational Observatory) - от датчиците, разположени в Ливингстън, Луизиана и Ханфорд, Вашингтон, САЩ.

    Регистрираният от детекторите сигнал, наречен "събитие GW150914", съвпада с прогнозите на Общата теория на относителността за сливането на две черни дупки. Първоначално двете дупки са изключително близо една до друга - на разстояние от 350 км (радиусът на Шварцшилд за които е около 210 км). За 0.2 секунди двете въртящи се една около друга черни дупки се сближават поради загубата на енергия на въртене, дължащо се на гравитационното излъчване и се сливат в една по-голяма черна дупка. Едната черна дупка е била 29 пъти масата на Слънцето, а другата - 36 пъти.

    Общата маса на новата черна дупка (62 пъти слънчеви маси) е с около 3 слънчеви маси по-малка от сумата на двете стари, а енергията е била излъчена под формата на гравитационни вълни.

    Анализирайки моментите на пристигане на сигнала (детекторът в Ливингстън записва събитието 7 милисекунди преди детектора в Ханфорд), учените предполагат, че източникът се намира в южното полукълбо на разстояние 410 Mpc (мегапарсека) или 1,3 млрд св. години. 

    Регистрираният сигнал е с честота 35-250 Hz с пик на групата гравитационни вълни h = 1.0 × 10-21. Сигналът отговаря на предвижданията на Общата теория на относителността за сливането на две черни дупки с посочените параметри.

    Сигналът е засечен с много висока надеждност - със стандартно отклонение 5.1σ, съответстващо на един фалшив сигнал за 203 000 години или вероятност за грешка под 0.00005%.

    Проведени са многобройни проверки за фалшив сигнал или умишлена намеса, но констатацията издържа всички проверки.

    Откритието бе обявено на 11 февруари следващата година на вълнуваща пресконференция от учени обсерваторията LIGO. 

    Нобеловата награда за физика 2017 спечелиха трима учени - "за решителен принос към детектора LIGO и наблюдението на гравитационните вълни".

    Вече четири пъти е обявявана регистрацията на гравитационни вълни от сблъсък на черни дупки и веднъж от сблъсък на неутронни звезди.

    Какво се колебае в гравитационните вълни?

    Когато говорим за звукови вълни, ние говорим за колебания на въздушните частици. При гравитационните вълни е по-сложно. Всъщност дори не се колебае самото пространство, а неговата геометрия. В теорията на относителността гравитацията се описва като кривина на пространство. За геометрията в тази теория отговаря метриката: грубо казано, това е нещо, което за всяка точка в пространство-времето приема стойности, написани под формата на симетрична 4 х 4 матрица (4-тензор). Стойностите варират от точка до точка и описват геометрията, а също така се променят и с времето. Колебанията в геометрията означават, че в пространството периодично ще се променят разстоянията между обектите и ъглите им.

    Както другите ни познати вълни (звукови, светлинни), гравитационните вълни се отделят от източник на гравитация (масивно тяло), който се движи с ускорение и свободно се разпространяват в пространството, при което създават изменение, смущение на гравитационното поле в околното пространство. Това са вълнички в тъканта на пространство-времето, защото, както знаем, от Общата теория на относителността на Айнщайн, гравитацията и пространство-времето са неразривно свързани.

    Гравитационната сила, в сравнение с другите фундаментални сили, е изключително слаба (дори дребен магнит може да откъсне малък предмет от гравитацията на огромната Земя). Затова тези вълни са толкова незабележими и ни бяха необходими около 100 години, изключително прецизна апаратура и появата на подводящ източник - сливането на две масивни черни дупки, за да бъдат регистрирани.

    Гравитационните вълни са предсказани от Общата теория на относителността (ОТО)

    Гравитационните вълни са описани в рамките на ОТО от решенията на вълновите уравнения на Айнщайн, представлящи движещи се със скоростта на светлината вълни (смущения) в пространство-времето.

    Амплитудата h на гравитационната вълна е безразмерна величина - тя представлява относителната промяна на разстоянието. Прогнозираните максимални амплитуди на гравитационни вълни от астрофизични обекти, например, двойки масивни системи и събития (експлозии на свръхнови, сливания на неутронни звезди, черни дупки, поглъщане на звезди от последните и т. н.) са изключително малки - h = 10-18 ÷ 10-23.

    Слабата линейна гравитационна вълна според Общата теория на относителността носи енергия и импулс, движейки се със скоростта на светлината и се описва от две независими компоненти, разположени под ъгъл от 45° един един към друг, тоест има две посоки на поляризация.

    Поляризирана гравитационна вълна Ефектът на плюс-поляризирана гравитационна вълна върху пръстен от частици Ефектът на напречно-поляризирана гравитационна вълна върху пръстен от частици.

    Гравитационните вълни могат да се излъчват от двойка въртящи се около общ масов център тела, а излъчването е механизъм за загуба на енергия на такава система.

    Как бяха засечени

    От времето на прогнозата за съществуването на гравитационни вълни на Айнщайн от 1916 г. са правени много опити за наблюдаването им. От средата на 70-те години учените са работили над твърдотелни детектори. Изследователите предполагали, че масивни парчета метал ще резонират с гравитационните вълни, променяйки дължината си и това ще може да бъде регистрирано с достатъчно чувствителни устройства. Но се оказало, че заради прекалено многото смущения, не може да се постигне необходимата чувствителност.

    От 70-те години насам започват да се разработват интерферометрични детектори.

    Двата детектора на LIGO  са разположени в Ливингстън, Луизиана и Ханфорд, Вашингтон. Принципът на действие на LIGO се основава на явлението интерференция. Полупрозрачно диагонално огледало разделя лазерен лъч на два снопа, единият, например, по очакваното развитие на вълната, а другият - в перпендикулярна посока. Тези лъчи се отразяват стотици пъти от поставени едно срещу друго огледала и след това отново се комбинират с помощта на полупрозрачното огледало. При застъпването им, електромагнитните вълни могат да засилят, да намалят или дори напълно да се угасят взаимно в зависимост от фазовата разлика, а тази разлика зависи от дължината на пътя, изминат от всеки лъч.

    Под въздействието на гравитационните вълни, първо едното рамо на устройство ще стане малко по-късо, а другото - по-дълго, след това - обратното. Наблюденията на интерференцията на лъчите позволяват да се забележат малки премествания на огледалата на нищожна част от дължината на лазерната вълна. Установяването на тези промени е доказателство за съществуването на гравитационни вълни.

    По-чувствителният Advanced LIGO или aLIGO, започва да събира данни на 18 септември 2015 година. Новият експеримент използва по-силни и по-добри лазерни огледала в двата детектора. За да се увеличи чувствителността на детектора, оптичната сила на огледалата достига 100 кВт, самите огледала са с тегло 40 кг и са снабдени с допълнителна система за изолация от сеизмичен шум.

    Източник: nauka.offnews

    Facebook коментари

    Коментари в сайта (1)

    • 1
      Пе
      Пешо
      0 0
      07:20, 15 сеп 2020
      "свидетелите на гравитацията" пак не са си пили хапчетата или се тарикатят за пари от бюджета за продължаване на т. Н. изследвания. Не е луд този дето изял зеленика....

    Хороскоп за 29.11.2020

    Хороскоп за Овен

    Овен
    Благоприятна възможност да проявите организаторските си умения. Съобразявайте се с обстоятелствата и ще напреднете. Овладейте връхлитащите ви емоции, за да ви е по-лесно си намерете някого, на когото да изплачете болката си. Семеен проблем постепенно отшумява и това ще ви успокои.
    29 ное 2020

    Хороскоп за Телец

    Телец
    Повечето от вас ще предпочетат да се посветят на почивка през този ден, тъй като изминалата седмица е отнела голяма част от силите ви. Идеята ви ще бъде подкрепена от хората около вас, които едва ли ще ви оставят да скучаете. Проявете повече ентусиазъм относно планирано мероприятие, в противен случай рискувате да развалите настроението на близък човек.
    29 ное 2020

    Хороскоп за Близнаци

    Близнаци
    Възможни са проверки от различен характер: финансови, семейни, приятелски. Въведете в ред документацията си, погрижете се за близките си и не пренебрегвайте поетите ангажименти. Не търсете непременно недостатъците у другия, помогнете му да изрази по-добре себе си, като го насърчите към това.
    29 ное 2020

    Хороскоп за Рак

    Рак
    Възможно е обстановката у дома ви да е напрегната сутринта и с действията си най-вероятно няма да допринесете с нищо за промяната и към по-добро. Препоръчително е да не се задържате дълго време в къщи и да потърсите поле за изява навън. Делови начинания ще получат благоприятно и донякъде неочаквано развитие, което ще ви създаде допълнителна работа.
    29 ное 2020

    Хороскоп за Лъв

    Лъв
    Много неща ще ви радват днес, но не можете да бъдете навсякъде. Трудно е да угодите на всички, но важното е да живеете пълноценно. Не изхвърляйте нищо, нещата не винаги са такива, каквито изглеждат. Предстои ви желана промяна, която значително ще свали напрежението, още повече, че ще има с кого да я споделите. Насладете й се.
    29 ное 2020

    Хороскоп за Дева

    Дева
    Станете по-балансирани и не допускайте да ви връхлитат емоционални натоварвания. Излезте на чист въздух сред природата или се срещнете с приятни за вас хора. Случващото се ще бъде такова, че трябва да разчитате само на себе си. Очаква ви работа, но имате шанс да обърнете нещата в своя полза.
    29 ное 2020

    Хороскоп за Везни

    Везни
    Стресът се отразява неблагоприятно на контактите ви днес, реагирате на всяка невинна забележка. Починете си и не влизайте в конфликти. Денят е подходящ за отмора, среща с приятели и неща, които ще ви помогнат да се отпуснете. Не пропускайте да изпълните обещанията си, по тях съдят за сериозността ви.
    29 ное 2020

    Хороскоп за Скорпион

    Скорпион
    Личният ви живот ви предлага много предизвикателства и като че ли днес поглъща цялото ви внимание. Трудно ви е да се съсредоточите върху каквото и да било. Днес от това нищо няма да изгубите, така че спокойно подреждайте интимния си свят.
    29 ное 2020

    Хороскоп за Стрелец

    Стрелец
    Не се скъпите на комплименти и дори на моменти прекалявате. Бъдете по-уравновесени в тази насока, може да ви разберат погрешно. Някой от вас днес ще имат изключителен празник в семейството си. А ако се колебаете как да прекарате вечерта, знайте че ще ви бъде отправено предложение, което ще ви зарадва и отмори с настроението си.
    29 ное 2020

    Хороскоп за Козирог

    Козирог
    Денят ви ще бъде много приятен, най-вече поради успехите в личен план. Удава ви се шанса да зарадвате семейството си. Напоследък сте занемарили здравето си и това може да ви изиграе лоша шега. Полагайте повече грижи в тази насока.
    29 ное 2020

    Хороскоп за Водолей

    Водолей
    Съзнателно ще промените отношението си към проблем, който ви е занимавал наскоро. Това ще ви помогне да се освободите от напрежението и да насочите погледа си към хубавите страни на живота си. С излъчваното от вас очарование ще привличате интереса на другите. Направете ги щастливи.
    29 ное 2020

    Хороскоп за Риби

    Риби
    Занимания на открито и пътуване с приятели може би ще удовлетвори страстта ви към приключения. Не се притеснявайте дори и да не сте в предни позиции на инициативата, това е чудесен повод да се разтоварите. Едва ли ще отхвърлите предложение за среща с някой, който не спира да ви вълнува.
    29 ное 2020
    Последни новини