Wydaje się, że w najbliższych dniach będziemy dużo mówić o falach grawitacyjnych. Ale dlaczego czasami są mylnie nazywane „falami agresji”? W tym świecie mediów społecznościowych, gdzie przede wszystkim zwięzłość jest ceniona, może się wydawać, że redukcja frazy „fale grawitacyjne” do „fal fali” nie jest tak wielka. Ponadto pozwala zapisać kilka dodatkowych znaków dla fanów Twittera!
I najprawdopodobniej w wiadomościach pojawi się wiele nagłówków, zapowiadających „grawitacyjne fale nauki”, zastąpionych słowem „brawling”, ale nie wpadają w tę pułapkę. Podczas gdy oba słowa mają wagę, w istocie fale grawitacyjne i fale agresji to zupełnie inne „stworzenia”. Czytaj dalej, aby dowiedzieć się, jak się różnią, a nawet być w stanie pokazać swoją wiedzę grawitacyjną następnym razem przed przyjaciółmi w pubie.
Fale grawitacyjne są w najogólniejszym sensie pewnego rodzaju falami w czasie i przestrzeni. Teoria ogólnej teorii względności Einsteina przewidywała ich istnienie ponad sto lat temu i powstały w wyniku przyspieszenia (lub spowolnienia) masywnych obiektów w przestrzeni kosmicznej. Jeśli gwiazda eksploduje jako supernowa, wówczas fale grawitacyjne przenoszą energię z detonacji z prędkością światła. Jeśli zderzą się dwie czarne dziury, spowodują falowanie w czasie i przestrzeni, przypominając falowanie w stawie, w którym rzucono kamień. Jeśli dwie gwiazdy neutronowe obracają się bardzo blisko siebie, ich energia, która jest przenoszona z systemu - jak się domyślacie - nazywana jest falami grawitacyjnymi. Gdybyśmy mogli wykryć i zaobserwować te fale, na które może pozwolić nowa era astronomii fal grawitacyjnych, nauczymy się rozpoznawać fale grawitacyjne i pracować ze zjawiskami, które je odtwarzają. Na przykład nagły impuls fal grawitacyjnych może wskazywać, że zostały one odebrane przez eksplozję z supernowej, podczas gdy ciągły sygnał oscylacyjny może wskazywać na bliską orbitę dwóch czarnych dziur, zanim się połączą. Do tej pory fale grawitacyjne są teoretyczne, pomimo istnienia silnych dowodów pośrednich. Co ciekawe, ponieważ fale grawitacyjne propagują się w przestrzeni, fizycznie zdeformują „tkaninę” przestrzeni, to znaczy bardzo słabo redukują lub rozszerzają przestrzeń między dwoma obiektami. Efekt jest znikomy, ale za pomocą interferometru laserowego, takiego jak laserowy interferometr obserwacyjny z falą grawitacyjną lub LIGO (LIGO), który mierzy najmniejsze fale w laserach odbijanych przez 2,5-kilometrowe tunele próżniowe w kształcie litery L, fale grawitacyjne można wykryć na całej naszej planecie. W przypadku LIGO istnieją 2 stacje zlokalizowane po przeciwnych stronach USA, podzielone przez prawie 2000 mil. Jeśli sygnał fali grawitacyjnej jest rzeczywisty, jego podpis będzie obserwowany w obu miejscach; jeśli jest to fałszywy sygnał (tzn. ciężarówka właśnie przejechała), tylko jedna stacja wykryje sygnał. Chociaż LIGO rozpoczął swoją działalność w 2002 r., Nie wykrył jeszcze fal grawitacyjnych. Jednak we wrześniu 2015 r. System został uaktualniony do Advanced LIGO i mamy nadzieję, że fizycy w końcu zapewnią nam dobre wieści w czwartek.
Bonus: Pierwotne fale grawitacyjne. Być może pamiętasz zamieszanie związane z „odkryciem” BICEP2 (a następnie z niewykrywaniem) fal grawitacyjnych w słabej początkowej „luminescencji” Wielkiego Wybuchu znanej jako kosmiczne mikrofalowe tło (CMF). Chociaż „odkrycie” BICEP2 okazało się beznadziejne, uważa się, że drobne fale grawitacyjne w czasie Wielkiego Wybuchu mogą pozostawić „odcisk” w tym starożytnym promieniowaniu jako specjalny rodzaj światła spolaryzowanego. Jeśli obserwuje się odcisk pierwotnych fal grawitacyjnych (wytwarzanych przez Wielki Wybuch), można potwierdzić niektóre modele kosmicznej inflacji i kwantowej grawitacji. Nie są to jednak fale grawitacyjne, na które poluje LIGO. LIGO (i podobne do niego obserwatorium) szuka fal grawitacyjnych, które są generowane przez zdarzenia energetyczne zachodzące teraz w naszym współczesnym Wszechświecie. Polowanie na pierwotne fale grawitacyjne jest pozorem archeologicznych wykopalisk przeszłości naszego Wszechświata.
Fale są zaburzeniami fizycznymi, kontrolowanymi przez przywrócenie grawitacji w środowisku planetarnym. Innymi słowy, fale są charakterystyczne tylko dla atmosfer planet i zbiorników wodnych. W przypadku atmosfery powietrze wieje przez ocean, a na przykład spotkanie z wyspą jest zmuszone do podniesienia się. Po zawietrznej powietrze zostanie zmuszone do pozostania na niższej wysokości pod wpływem grawitacji, ale jego wypór będzie działał przeciwko grawitacji, powodując jej ponowne podniesienie. W rezultacie często obszar oscylującego powietrza w atmosferze może wytwarzać chmury w grzbietach fal. Przykładami fal są fale wiatru, pływy i tsunami.
Okazuje się więc, że grawitacja napędza fale grawitacyjne i fale grawitacyjne, ale mają bardzo różne właściwości, których nie należy mylić.
