Vědci zahlédli Einsteinovy ​​gravitační vlny (Aktualizace)

The sound the universe makes | Janna Levin (Smět 2019).

Anonim

V průzkumu mezikulturní události pro fyziku a astronomii vědci včera ve čtvrtek shlédli první přímé důkazy o gravitačních vlnách, vlnách v prostoru vesmírného času, které Albert Einstein předpověděl před sto lety.

Když se před dvěma miliardami let střetly dvě černé díry, spojování těchto dvou velkých mase poslalo vlnu, která se proplížila vesmírem a dosáhla Země 14. září 2015, kdy byla vyzvednuta sofistikovanými nástroji.

"Až doteď jsme hluchotí na gravitační vlny, ale dnes jsme schopni je slyšet, " řekl David Reitze, výkonný ředitel laboratoře LIGO, na plné tiskové konferenci v americkém hlavním městě.

Reitze a jeho kolegové porovnali velikost objevu s využitím dalekohledu Galileo před čtyřmi stoletími, aby otevřel éru moderní astronomie.

"Myslím, že dnes děláme něco stejně důležité. Myslím, že otvíráme okno vesmíru, " řekl Reitze.

Tento fenomén byl pozorován dvěma americkými detektory pod zemí, které byly navrženy tak, aby zachycovaly nepatrné vibrace při průchodu gravitačními vlnami, což je projekt známý jako laserová interferometr Gravitační vlnová observatoř nebo LIGO.

Vědcům trvalo měsíce, než si ověřily své údaje a předtím, než je ohlásily ve čtvrtek, oznámily, že vyvrcholí desetiletí úsilí týmů po celém světě, včetně přibližně 1 000 vědců ze 16 zemí, podle National Science Foundation, který financoval výzkum.

Kmen v prostoru

Gravitační vlny jsou měřítkem napětí v prostoru, což je účinek pohybu velkých mas, který rozkládá tkaninu vesmírného času - způsob zobrazení prostoru a času jako jediný, propletený kontinuum.

Pohybují rychlostí světla a nemohou být ničím zastaveny nebo zablokovány.

Jako součást své teorie obecné relativity Einstein řekl, že časoprostor může být srovnáván se sítí, která se skloní pod váhu objektu.

Když objekty s hromadným zrychlením, například když dvě černé díry spirálovitě směřují k sobě, vysílají kolem nich gravitační vlny rychlostí světla, jako vlnky vyzařující z oblázků, které se vrhnou do rybníka.

Nejsilnější vlny jsou způsobeny nejvíce kataklyzmickými procesy, které se sdružují v lidských černých dírách, masivní hvězdy vybuchují nebo samotný zrod vesmíru před 13, 8 miliardami lety.

Zatímco vědci již dříve dokázali vypočítat gravitační vlny, nikdy předtím přímo neviděli.

Podle vedoucího týmu Advanced LIGO Massachusetts Institute of Technology (MIT) Davida Shoemakerovi to vypadalo stejně, jako to myslí fyzici.

Štítek jako želé

"Křivka, kterou můžeme vypočítat na základě Einsteinovy ​​teorie z roku 1916, odpovídá přesně tomu, co jsme pozorovali v roce 2015, " řekl Shoemaker AFP.

"Vypadalo to jako cvok, díval se na něco, co začínalo na nízkých frekvencích - pro nás nízké frekvence znamenají 20 nebo 30 hertzů, což je jako nejnižší nota na basové kytaru, která se velmi rychle zrcadlí za zlomek sekundy. až 150 hertzů, tak nějak blízko středního C na klavír. "

Citace "odpovídala oběžné dráze těchto dvou černých děr čím dál menší a menší a rychlost obou objektů byla rychlejší a rychlejší, dokud se tyto dva objekty nestaly jediným objektem, " vysvětlil.

"A pak na konci tohoto tvaru vlny vidíme, jak se černá díra zatajuje, jako by byla vyrobena ze želé, když se usadila do statického stavu."

Podzemní detektory

Detektory LIGO ve tvaru písmene L - každý o délce 4 kilometry - byly koncipovány a postaveny výzkumníky v MIT a Caltech.

Jeden se nachází v Hanfordu ve Washingtonu a druhý v Livingstone v Louisianě. Třetí pokročilý detektor, nazvaný VIRGO, má být v Itálii otevřen později v tomto roce. Jiné jsou plánovány v Japonsku a Indii v nadcházejících letech.

Tuck Stebbins, vedoucí laboratoře gravitační astrofyziky v Goddardově vesmírném středisku NASA, popsal detektor LIGO jako "jeden z nejkomplexnějších strojů postavených lidmi".

Fyzici říkají, že gravitační vlna, která byla zjištěna v 1651 GMT 14. září, vznikla v posledním zlomku sekundy před fúzí dvou černých děr někde na jižní obloze, ačkoli neumějí přesně říct, kde.

Analýza MIT a Caltech zjistila, že černé díry se spojily před 1, 3 miliardami let a jejich hmotnost byla 29-36krát větší než Slunce.

Vlna dorazila nejprve u detektoru Louisiana, pak u Washingtonského nástroje 7.1 milisekund později.

Dva nástroje jsou od sebe vzdáleny 3 000 kilometrů a od té doby, co oba prováděli stejnou četbu, vědci považují jejich objev za potvrzenou.

Nové objevy dopředu

Accolades se nalil z celého vědního světa, protože experti přivítali objev, který pomůže lépe porozumět vesmíru.

"Jedná se o jeden z nejdůležitějších momentů v astronomii, je to naprosto transformační, " říká Alberto Vecchio, profesor astrofyziky na Birminghamské škole fyziky a astronomie.

"Tím se výrazně rozšiřuje způsob, jakým můžeme pozorovat vesmír a druhy fyziky a astrofyzik, které můžeme dělat, " uvedla profesorka Sheila Rowanová, ředitelka Institutu pro gravitační výzkum University of Glasgow.

Abhay Ashtekar, ředitel Institutu pro gravitaci a vesmír na Penn State University, popsal tento objev jako "dech beroucí" a řekl, že "bude vystupovat mezi hlavními úspěchy vědy 21. století".

Andrew Coates, profesor fyziky na University College v Londýně, řekl, že je to "tam s Higgsovým bosonem, hmotností neutrina, objevem elektronu, elektromagnetismu, kopernické revoluce a Newtonových zákonů".

"Teď můžeme poslouchat vesmír spíše než jen podívat se na to, " řekl profesor BS Sathyaprakash z Cardiffské univerzity. "Toto okno zapne zvukový doprovod vesmíru."

Nepřímý důkaz gravitačních vln byl zjištěn v roce 1974 studiem pulsarové a neutronové hvězdy. Vědci Russell Hulse a Joseph Taylor získali Nobelovu cenu za fyziku za tuto práci v roce 1993.

menu
menu