Dzisiaj przejdzie do historii jako dzień, w którym bezpośrednio odkryliśmy fale grawitacyjne. Odkrycie dokonane przez naukowców ze współpracy naukowej LIGO (LIGO) jest wydarzeniem godnym Nagrody Nobla, które jest równe lub nawet przewyższa odkrycie bozonu Higgsa w 2012 r. I wdrożenie teorii rozszerzającego się Wszechświata w 1929 r.
„Teraz słyszymy Wszechświat” - powiedziała Gabriela González, fizyk i przedstawiciel LIGO podczas historycznego spotkania National Science Foundation w czwartek w Waszyngtonie. „Wykrywanie to początek nowej ery: dziedzina astronomii grawitacyjnej jest teraz rzeczywistością”.
Chociaż fale grawitacyjne zostały po raz pierwszy zaproponowane przez teorię ogólnej teorii względności Einsteina sto lat temu, dopiero teraz ludzkość posiada technologię zdolną do fizycznego pomiaru tej fali w czasoprzestrzeni. Za pomocą LIGO wyposażonego w laserowe interferometryczne obserwatorium fal grawitacyjnych można zmierzyć niewielkie oscylacje czasoprzestrzenne. Wkrótce po modernizacji wrażliwości we wrześniu ubiegłego roku Wszechświat przedstawił LIGO dar grawitacyjny.
Fale grawitacyjne są generowane, gdy masywne obiekty są przyspieszane, zderzają się lub wybuchają. Jeśli uda nam się zmierzyć falę grawitacyjną tych zdarzeń, wówczas będziemy mogli dowiedzieć się dużo o ich właściwościach, a nawet wykorzystać tę wiedzę do nowej ery astronomii fal grawitacyjnych. Byłaby to zmiana paradygmatu od „zwykłej” astronomii, która bada promieniowanie kosmiczne z widma elektromagnetycznego; Widmo fal grawitacyjnych może ujawnić „ciemny” Wszechświat, w którym zderzają się czarne dziury, a gwiazdy neutronowe cicho latają wokół siebie w nocy.
14 września 2015 r., Jeden z największych, jak się uważa, wybuchów fal grawitacyjnych we Wszechświecie został odkryty przez nowo zmodernizowany system laserowy LIGO.
Około 1,3 miliarda lat świetlnych od Ziemi dwie czarne dziury zostały uwięzione we wspólnej studni grawitacyjnej i zaczęły się obracać wokół siebie z ogromną prędkością. Podwójne czarne dziury są uważane za integralną część kosmicznego krajobrazu. Ale po raz pierwszy udało nam się wykryć dwie czarne dziury o masie równej 29 i 36 naszych Słońca przed połączeniem. Ta niesamowita fuzja jest widoczna dzięki wizualizacji komputerowej.
Jednak ich bitwa grawitacyjna była krótka. W ułamku sekundy dwa szybko obracające się przedmioty dotknęły i rozpryskują wściekłą energię. W jednej chwili czarne dziury straciły trzy masy naszej Słońca - masa ta została przekształcona w czystą energię grawitacyjną.
Jeśli przypomnimy sobie naszą analogię z „wrzuceniem kamyka do stawu”, którą zaproponowaliśmy do wygenerowania fal grawitacyjnych, sytuacja z czarną dziurą jest taka, jakbyśmy rzucili dużą cegłę w staw. W tym samym czasie nastąpiła gigantyczna fala energii grawitacyjnej, która wytworzyła fale kosmiczne we wszechświecie. Dalsze 1,3 miliarda lat później fale te dotarły na Ziemię. Tak się złożyło, że LIGO został właśnie zmodernizowany i gotowy do odkrycia tego starożytnego wydarzenia. To kosmiczny intuicyjny wgląd w całej swojej chwale.
Teoria sugeruje, że gdy zderzają się i łączą dwie czarne dziury, ich sygnałowa fala grawitacyjna powinna wywołać bardzo szybki impuls, a spowolnienie wystarczy, aby usłyszeć „pulsację” w zderzeniu. Co o tym myślisz Prawie tak, jak przewidywały modele komputerowe oparte na 100-letnim równaniu względności Einsteina, czarna dziura „pulsuje”. Możesz słuchać:
Ten dźwięk reprezentuje moment, w którym dwie spiralne czarne dziury połączyły się w jedną. Uważa się, że takie zdarzenie ma miejsce we wszechświecie co 15 minut. To jest prawdziwe ucieleśnienie fizycznego poszukiwania, które fizycy ukończyli w ciągu 100 lat.
Nie ma wątpliwości co do niezawodności sygnału, ponieważ jest to dopiero początek obserwacji takich spotkań. Zwłaszcza, że ten „puls” był przewidziany i reprezentuje prawdziwe odrodzenie czarnej dziury.
Kiedy siedzisz i poważnie o tym myślisz, trudno zrozumieć, że jest to sygnał z dwóch czarnych dziur, przelatujących przez naszą planetę. W rzeczywistości sygnał ten przechodzi przez każdego z nas. Stało się to niezliczoną ilość razy i będzie kontynuowane w przyszłości. Ale teraz mamy specjalny „aparat słuchowy”, który pomoże go złapać. Ponadto, dzięki czasowi, jaki zajmują dwie stacje LIGO, będziemy wiedzieć, skąd pochodzi. Stacja Livingston (Luizjana) słyszała sygnał przez 7 milisekund do stacji Hanford (Waszyngton), co oznacza, że pochodziła z południowej półkuli niebieskiej.
Fakt, że mamy bardzo trudną wiedzę o tym, gdzie powstały fale, daje nam wyobrażenie potencjalnie bardzo „jasnej” przyszłości dla astronomii fal grawitacyjnych. Jeśli dodasz więcej stacji do sieci, możesz zwiększyć opóźnienie sygnału, a my będziemy w stanie zlokalizować najbardziej grawitacyjne regiony Wszechświata. Dzięki temu możesz uzyskać dostęp do krajobrazu grawitacyjnego przestrzeni. Kto wie, jakie inne tajemnice ujawnimy.
