• Ang mga gravitational wave ay mga pagbabago sa gravitational field na nagpapalaganap tulad ng mga alon. Ang mga ito ay ibinubuga ng mga gumagalaw na masa, ngunit pagkatapos ng radiation sila ay nahiwalay sa kanila at umiiral nang independyente sa mga masa na ito. May kaugnayan sa matematika sa perturbation ng spacetime metrics at maaaring ilarawan bilang "spacetime ripples".

  SA pangkalahatang teorya relativity at sa karamihan ng iba pa modernong mga teorya Sa gravity, ang mga gravitational wave ay nabuo sa pamamagitan ng paggalaw ng malalaking katawan na may variable na acceleration. Ang mga gravitational wave ay malayang kumakalat sa kalawakan sa bilis ng liwanag. Dahil sa kamag-anak na kahinaan ng mga puwersa ng gravitational (kumpara sa iba), ang mga alon na ito ay may napakaliit na magnitude, na mahirap irehistro.

  Ang mga gravitational wave ay hinuhulaan ng pangkalahatang teorya ng relativity (GR) at marami pang ibang teorya ng gravity. Una silang direktang na-detect noong Setyembre 2015 ng kambal na detector ng LIGO, na naka-detect ng mga gravitational wave na malamang na ginawa ng dalawang black hole na nagsasama upang bumuo ng isang solong, mas malaki, umiikot na black hole. Ang hindi direktang katibayan ng kanilang pag-iral ay kilala mula noong 1970s - hinuhulaan ng General Relativity ang mga rate ng convergence ng malapit na sistema ng double star na kasabay ng mga obserbasyon dahil sa pagkawala ng enerhiya sa pamamagitan ng radiation gravitational waves. Ang direktang pagpaparehistro ng mga gravitational wave at ang kanilang paggamit upang matukoy ang mga parameter ng mga proseso ng astrophysical ay isang mahalagang gawain ng modernong pisika at astronomiya.

  Sa loob ng balangkas ng pangkalahatang relativity, ang mga gravitational wave ay inilalarawan ng mga solusyon ng wave-type na Einstein equation, na kumakatawan sa isang perturbation ng space-time metric na gumagalaw sa bilis ng liwanag (sa linear approximation). Ang pagpapakita ng kaguluhan na ito ay dapat, sa partikular, isang panaka-nakang pagbabago sa distansya sa pagitan ng dalawang malayang bumabagsak (iyon ay, hindi naiimpluwensyahan ng anumang pwersa) pagsubok masa. Ang amplitude h ng isang gravitational wave ay isang walang sukat na dami - isang kamag-anak na pagbabago sa distansya. Ang hinulaang pinakamataas na amplitude ng gravitational waves mula sa astrophysical objects (halimbawa, compact binary system) at phenomena (supernova explosions, neutron star mergers, star captures by black hole, etc.) kapag sinusukat sa Solar System ay napakaliit (h = 10 −18-10 −23). Ang isang mahina (linear) gravitational wave, ayon sa pangkalahatang teorya ng relativity, ay naglilipat ng enerhiya at momentum, gumagalaw sa bilis ng liwanag, ay nakahalang, quadrupole at inilalarawan ng dalawang independiyenteng bahagi na matatagpuan sa isang anggulo na 45° sa bawat isa ( ay may dalawang direksyon ng polariseysyon).

  Iba't ibang mga teorya ang hinuhulaan ang bilis ng pagpapalaganap ng mga gravitational wave nang iba. Sa pangkalahatang relativity, ito ay katumbas ng bilis ng liwanag (sa linear approximation). Sa iba pang mga teorya ng gravity, maaari itong tumagal ng anumang halaga, kabilang ang infinity. Ayon sa unang pagpaparehistro ng gravitational waves, ang kanilang dispersion ay naging tugma sa isang massless graviton, at ang bilis ay tinatantya na katumbas ng bilis ng liwanag.

, USA
© REUTERS, Handout

Ang mga gravitational wave ay sa wakas ay natuklasan

Popular Science

Natuklasan ang mga oscillations sa space-time isang siglo matapos itong hulaan ni Einstein. Magsisimula ang isang bagong panahon sa astronomiya.

Natuklasan ng mga siyentipiko ang mga pagbabago sa space-time na sanhi ng pagsasama ng mga black hole. Nangyari ito isang daang taon matapos mahulaan ni Albert Einstein ang mga "gravitational wave" na ito sa kanyang pangkalahatang teorya ng relativity, at isang daang taon pagkatapos magsimulang maghanap ang mga physicist para sa kanila.

Ang landmark na pagtuklas na ito ay inihayag ngayon ng mga mananaliksik mula sa Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO). Kinumpirma nila ang mga alingawngaw na nakapaligid sa pagsusuri ng unang hanay ng data na kanilang nakolekta sa loob ng ilang buwan. Sinasabi ng mga astrophysicist na ang pagtuklas ng mga gravitational wave ay nag-aalok ng mga bagong insight sa uniberso at ang kakayahang makilala ang malalayong mga kaganapan na hindi nakikita gamit ang mga optical telescope, ngunit mararamdaman at naririnig pa rin habang ang mahinang vibrations nito ay umaabot sa atin sa kalawakan.

“Naka-detect kami ng gravitational waves. Nagawa natin!" "Si David Reitze, executive director ng 1,000-tao na pangkat ng pananaliksik, ay inihayag ngayon sa isang press conference sa Washington sa National Science Foundation.

Ang mga gravitational wave ay marahil ang pinaka-mailap na kababalaghan ng mga hula ni Einstein, at pinagtatalunan ng siyentipiko ang paksang ito sa kanyang mga kontemporaryo sa loob ng mga dekada. Ayon sa kanyang teorya, ang espasyo at oras ay bumubuo ng nababanat na bagay, na yumuyuko sa ilalim ng impluwensya ng mabibigat na bagay. Ang maramdaman ang gravity ay nangangahulugang mahulog sa mga liko ng bagay na ito. Ngunit maaari bang manginig ang space-time na ito tulad ng balat ng tambol? Nalito si Einstein; hindi niya alam kung ano ang ibig sabihin ng kanyang mga equation. At ilang beses niyang binago ang kanyang pananaw. Ngunit kahit na ang pinaka-matitibay na tagasuporta ng kanyang teorya ay naniniwala na ang mga gravitational wave ay sa anumang kaso ay masyadong mahina upang maobserbahan. Tumatakbo sila palabas pagkatapos ng ilang partikular na sakuna, at habang gumagalaw sila, salit-salit silang nag-uunat at pumipilit ng space-time. Ngunit sa oras na ang mga alon na ito ay umabot sa Earth, sila ay nag-unat at nag-compress sa bawat kilometro ng espasyo sa pamamagitan ng isang maliit na bahagi ng diameter ng isang atomic nucleus.

© REUTERS, Hangout LIGO Observatory detector sa Hanford, Washington

Ang pagtukoy sa mga alon na ito ay nangangailangan ng pasensya at pag-iingat. Nagpaputok ang obserbatoryo ng LIGO ng mga laser beam pabalik-balik sa apat na kilometro (4-kilometro) angled arm ng dalawang detector, isa sa Hanford, Washington, at isa sa Livingston, Louisiana. Ginawa ito sa paghahanap ng mga nagkataon na pagpapalawak at pag-ikli ng mga sistemang ito sa panahon ng pagpasa ng mga gravitational wave. Gamit ang mga makabagong stabilizer, vacuum instrument at libu-libong sensor, sinukat ng mga siyentipiko ang mga pagbabago sa haba ng mga system na ito na kasing liit ng isang libo ng laki ng isang proton. Ang ganitong sensitivity ng mga instrumento ay hindi maiisip isang daang taon na ang nakalilipas. Ito rin ay tila hindi kapani-paniwala noong 1968, nang si Rainer Weiss ng Massachusetts Institute of Technology ay nag-isip ng isang eksperimento na tinatawag na LIGO.

“Isang malaking himala na sa huli ay nagtagumpay sila. Na-detect nila ang maliliit na vibrations na ito!" sabi ng University of Arkansas theoretical physicist na si Daniel Kennefick, na sumulat ng 2007 book na Travelling at the Speed ​​​​of Thought: Einstein at ang Quest for Gravitational Waves (Paglalakbay sa bilis ng pag-iisip. Einstein at ang paghahanap para sa gravitational waves).

Ang pagtuklas na ito ay minarkahan ang simula ng isang bagong panahon ng gravitational wave astronomy. Ang pag-asa ay magkakaroon tayo ng mas mahusay na pag-unawa sa pagbuo, komposisyon at galactic na papel ng mga black hole—mga sobrang siksik na bola ng masa na yumuko nang husto sa space-time na kahit liwanag ay hindi makatakas. Kapag ang mga itim na butas ay lumalapit sa isa't isa at nagsanib, gumagawa sila ng signal ng pulso—mga space-time na oscillations na tumataas sa amplitude at tono bago magwakas nang biglaan. Ang mga signal na iyon na maaaring i-record ng obserbatoryo ay nasa hanay ng audio - gayunpaman, ang mga ito ay masyadong mahina para marinig ng hubad na tainga. Maaari mong muling likhain ang tunog na ito sa pamamagitan ng pagpapatakbo ng iyong mga daliri sa mga key ng piano. "Magsimula sa pinakamababang nota at gawin ang iyong paraan hanggang sa ikatlong oktaba," sabi ni Weiss. "Yan ang naririnig namin."

Nagulat na ang mga physicist sa dami at lakas ng mga signal na naitala sa sa sandaling ito. Nangangahulugan ito na mayroong mas maraming black hole sa mundo kaysa sa naisip. "Kami ay masuwerte, ngunit palagi akong umaasa sa ganoong uri ng swerte," sabi ng astrophysicist na si Kip Thorne, na nagtatrabaho sa California Institute of Technology at lumikha ng LIGO kasama sina Weiss at Ronald Drever, din sa Caltech. "Karaniwan itong nangyayari kapag ang isang ganap na bagong window ay bubukas sa uniberso."

Sa pamamagitan ng pakikinig sa mga gravitational wave, maaari tayong bumuo ng ganap na magkakaibang mga ideya tungkol sa kalawakan, at marahil ay makatuklas ng hindi maisip na mga cosmic phenomena.

"Maaari kong ihambing ito sa unang pagkakataon na itinuro namin ang isang teleskopyo sa kalangitan," sabi ng theoretical astrophysicist na si Janna Levin ng Barnard College, Columbia University. "Napagtanto ng mga tao na mayroong isang bagay doon at na ito ay makikita, ngunit hindi nila mahuhulaan ang hindi kapani-paniwalang saklaw ng mga posibilidad na umiiral sa uniberso." Gayundin, sinabi ni Levine, ang pagtuklas ng mga gravitational wave ay maaaring magpakita na ang uniberso ay "puno ng madilim na bagay na hindi natin madaling makita sa isang teleskopyo."

Ang kuwento ng pagtuklas ng unang gravitational wave ay nagsimula noong Lunes ng umaga noong Setyembre, at nagsimula ito sa isang putok. Ang signal ay napakalinaw at malakas na naisip ni Weiss: "Hindi, ito ay walang kapararakan, walang mangyayari."

Tindi ng emosyon

Ang unang gravitational wave ay dumaan sa mga na-upgrade na detector ng LIGO—una sa Livingston at pitong millisecond mamaya sa Hanford—sa panahon ng simulation na tumakbo nang maaga noong Setyembre 14, dalawang araw bago opisyal na nagsimula ang pangongolekta ng data.

Sinusuri ang mga detector pagkatapos ng pag-upgrade na tumagal ng limang taon at nagkakahalaga ng $200 milyon. Nilagyan sila ng mga bagong suspensyon ng salamin para sa pagbabawas ng ingay at isang aktibo puna upang sugpuin ang mga extraneous vibrations sa real time. Ang pag-upgrade ay nagbigay sa pinahusay na obserbatoryo ng mas mataas na antas ng sensitivity kaysa sa lumang LIGO, na sa pagitan ng 2002 at 2010 ay nakakita ng "ganap at purong zero," gaya ng sinabi ni Weiss.

Nang dumating ang malakas na signal noong Setyembre, ang mga siyentipiko sa Europe, kung saan umaga na sa sandaling iyon, ay nagsimulang magmadaling bombahin ang kanilang mga kasamahan sa Amerika ng mga mensahe. e-mail. Nang magising ang iba pang grupo, mabilis na kumalat ang balita. Ayon kay Weiss, halos lahat ay nag-aalinlangan, lalo na nang makita nila ang signal. Ito ay isang tunay na klasikong aklat-aralin, kaya naman naisip ng ilang tao na ito ay peke.

Ang mga maling pag-aangkin sa paghahanap para sa mga gravitational wave ay paulit-ulit na ginawa mula noong huling bahagi ng 1960s, nang inakala ni Joseph Weber ng University of Maryland na natuklasan niya ang mga matunog na vibrations sa isang aluminum cylinder na naglalaman ng mga sensor bilang tugon sa mga alon. Noong 2014, isang eksperimento na tinatawag na BICEP2 ang nag-anunsyo ng pagtuklas ng mga primordial gravitational waves—spacetime ripples mula sa Big Bang na ngayon ay umunat at naging permanenteng nagyelo sa geometry ng uniberso. Ang mga siyentipiko mula sa pangkat ng BICEP2 ay nag-anunsyo ng kanilang pagtuklas nang may malaking kagalakan, ngunit pagkatapos ang kanilang mga resulta ay sumailalim sa independiyenteng pag-verify, kung saan natuklasan na sila ay mali at na ang signal ay nagmula sa cosmic dust.

Nang marinig ng kosmologist ng Arizona State University na si Lawrence Krauss ang tungkol sa pagtuklas ng pangkat ng LIGO, una niyang naisip na ito ay isang "bulag na hula." Sa panahon ng operasyon ng lumang obserbatoryo, palihim na ipinasok ang mga simulate na signal sa mga stream ng data upang subukan ang tugon, nang hindi alam ng karamihan ng team ang tungkol dito. Nang malaman ni Krauss mula sa isang may kaalamang source na sa pagkakataong ito ay hindi ito isang “blind throw in,” halos hindi niya napigilan ang kanyang masayang pananabik.

Noong Setyembre 25, sinabi niya sa kanyang 200,000 Twitter followers: “Mga alingawngaw ng isang gravitational wave detection sa LIGO detector. Kahanga-hanga kung totoo. Ibibigay ko sa iyo ang mga detalye kung hindi ito peke." Sinundan ito ng isang entry mula Enero 11: "Ang mga naunang tsismis tungkol sa LIGO ay kinumpirma ng mga independiyenteng mapagkukunan. Sundan ang balita. Marahil ay natuklasan ang mga gravitational wave!"

Ang opisyal na posisyon ng mga siyentipiko ay ito: huwag pag-usapan ang natanggap na signal hanggang sa mayroong isang daang porsyento na katiyakan. Si Thorne, na nakagapos sa kamay at paa ng obligasyong ito sa paglilihim, ay hindi man lang sinabi sa kanyang asawa. "Nagdiwang ako nang mag-isa," sabi niya. Upang magsimula, nagpasya ang mga siyentipiko na bumalik sa pinakadulo simula at pag-aralan ang lahat bago ang pinakamaliit na detalye upang malaman kung paano lumaganap ang signal sa pamamagitan ng libu-libong mga channel ng pagsukat ng iba't ibang mga detektor, at upang maunawaan kung may kakaiba kapag natukoy ang signal. Wala silang nakitang kakaiba. Ibinukod din nila ang mga hacker, na magkakaroon sana ng pinakamahusay na kaalaman sa libu-libong mga stream ng data sa eksperimento. "Kahit na ang isang koponan ay gumawa ng mga blind throw-in, hindi sila sapat na perpekto at nag-iiwan ng maraming marka," sabi ni Thorne. "Ngunit walang bakas dito."

Sa mga sumunod na linggo, nakarinig sila ng isa pang mahinang signal.

Sinuri ng mga siyentipiko ang unang dalawang signal, at parami nang parami ang dumating. Iniharap nila ang kanilang pananaliksik sa journal Physical Review Letters noong Enero. Ang isyung ito ay nai-publish online ngayon. Ayon sa kanilang mga pagtatantya, ang istatistikal na kahalagahan ng una, pinakamalakas na signal ay lumampas sa 5-sigma, na nangangahulugan na ang mga mananaliksik ay 99.9999% na tiwala sa pagiging tunay nito.

Pakikinig sa gravity

Ang mga equation ng pangkalahatang relativity ni Einstein ay napakasalimuot kaya kinailangan ng karamihan sa mga physicist ng 40 taon upang sumang-ayon: oo, umiiral ang mga gravitational wave, at maaari silang matukoy - kahit sa teorya.

Noong una, inakala ni Einstein na ang mga bagay ay hindi makapaglalabas ng enerhiya sa anyo ng gravitational radiation, ngunit pagkatapos ay binago niya ang kanyang pananaw. Sa kanyang landmark na gawa na isinulat noong 1918, ipinakita niya kung anong mga bagay ang makakagawa nito: mga sistemang hugis dumbbell na umiikot sa dalawang palakol nang sabay-sabay, gaya ng mga binary at supernova na sumasabog na parang paputok. Maaari silang bumuo ng mga alon sa espasyo-oras.

© REUTERS, Handout Computer model na naglalarawan ng kalikasan ng gravitational waves sa Solar System

Ngunit si Einstein at ang kanyang mga kasamahan ay patuloy na nag-alinlangan. Ang ilang mga physicist ay nagtalo na kahit na may mga alon, ang mundo ay manginig kasama ng mga ito, at imposibleng madama ang mga ito. Noon lamang 1957 na pinahinto ni Richard Feynman ang bagay sa pamamagitan ng pagpapakita sa isang eksperimento sa pag-iisip na kung may mga gravitational wave, maaari silang matukoy sa teorya. Ngunit walang nakakaalam kung gaano karaniwan ang mga sistemang ito na hugis dumbbell sa kalawakan, o kung gaano kalakas o kahina ang mga nagresultang alon. "Sa huli, ang tanong ay: Matutuklasan ba natin sila?" sabi ni Kennefick.

Noong 1968, si Rainer Weiss ay isang batang propesor sa MIT at itinalagang magturo ng kurso sa pangkalahatang relativity. Bilang isang experimentalist, kaunti lang ang alam niya tungkol dito, ngunit biglang may lumabas na balita tungkol sa pagtuklas ni Weber ng gravitational waves. Nagtayo si Weber ng tatlong desk-sized na resonance detector mula sa aluminyo at inilagay ang mga ito sa iba't ibang estado ng Amerika. Ngayon ay iniulat niya na lahat ng tatlong detektor ay nakakita ng "tunog ng gravitational waves."

Hiniling sa mga estudyante ni Weiss na ipaliwanag ang likas na katangian ng mga gravitational wave at ipahayag ang kanilang opinyon sa mensahe. Pag-aaral ng mga detalye, siya ay namangha sa pagiging kumplikado ng mga kalkulasyon sa matematika. "Hindi ko maintindihan kung ano ang ginagawa ni Weber, kung paano nakipag-ugnayan ang mga sensor sa gravitational wave. Umupo ako nang mahabang panahon at tinanong ang aking sarili: "Ano ang pinaka-primitive na bagay na maaari kong gawin na makaka-detect ng gravitational waves?"

Isipin ang tatlong bagay sa spacetime, sabihin ang mga salamin sa mga sulok ng isang tatsulok. "Magpadala ng isang light signal mula sa isa patungo sa isa," sabi ni Weber. "Tingnan kung gaano katagal bago lumipat mula sa isang misa patungo sa isa pa, at tingnan kung nagbago ang oras." Ito ay lumiliko, sinabi ng siyentipiko, ito ay maaaring gawin nang mabilis. “Itinalaga ko ito sa aking mga estudyante bilang isang takdang-aralin sa pananaliksik. Literal na nagawa ng buong grupo ang mga kalkulasyong ito.”

Sa mga sumunod na taon, habang sinubukan ng ibang mga mananaliksik na gayahin ang mga resulta ng eksperimento ng resonance detector ni Weber ngunit patuloy na nabigo (ito ay hindi malinaw kung ano ang kanyang naobserbahan, ngunit ito ay hindi gravitational waves), si Weiss ay nagsimulang maghanda ng isang mas tumpak at ambisyosong eksperimento: isang gravitational- wave interferometer. Ang laser beam ay makikita mula sa tatlong salamin na naka-install sa hugis ng letrang "L" at bumubuo ng dalawang beam. Ang agwat sa pagitan ng mga taluktok at labangan ng mga light wave ay tiyak na nagpapahiwatig ng haba ng mga binti ng titik na "L", na lumilikha ng X at Y axes ng spacetime. Kapag ang sukat ay nakatigil, ang dalawang liwanag na alon ay makikita mula sa mga sulok at kanselahin ang bawat isa. Ang signal sa detector ay zero. Ngunit kung ang isang gravitational wave ay dumaan sa Earth, ito ay umaabot sa haba ng isang braso ng letrang "L" at pinipiga ang haba ng isa (at vice versa naman). Ang hindi pagkakatugma ng dalawang light beam ay lumilikha ng signal sa detector, na nagpapahiwatig ng bahagyang pagbabagu-bago sa space-time.

Sa una, ang mga kapwa physicist ay nagpahayag ng pag-aalinlangan, ngunit ang eksperimento sa lalong madaling panahon ay nakakuha ng suporta mula kay Thorne, na ang pangkat ng mga theorists sa Caltech ay nag-aaral ng mga black hole at iba pang potensyal na pinagmumulan ng gravitational waves, pati na rin ang mga signal na kanilang nabuo. Si Thorne ay inspirasyon ng eksperimento ni Weber at mga katulad na pagsisikap ng mga siyentipikong Ruso. Pagkatapos makipag-usap kay Weiss sa isang kumperensya noong 1975, "Nagsimula akong maniwala na ang pagtuklas ng mga gravitational wave ay magiging matagumpay," sabi ni Thorne. "At gusto ko ring maging bahagi nito ang Caltech." Inayos niya ang institute na kumuha ng Scottish experimentalist na si Ronald Dreaver, na nagsabi rin na gagawa siya ng gravitational-wave interferometer. Sa paglipas ng panahon, nagsimulang magtrabaho sina Thorne, Driver, at Weiss bilang isang koponan, bawat isa ay nilutas ang kanilang bahagi sa hindi mabilang na mga problema bilang paghahanda para sa praktikal na eksperimento. Ang trio ay lumikha ng LIGO noong 1984, at sa sandaling maitayo ang mga prototype at nagsimula ang pakikipagtulungan sa loob ng patuloy na lumalawak na koponan, nakatanggap sila ng $100 milyon sa pagpopondo mula sa National Science Foundation noong unang bahagi ng 1990s. Ang mga blueprint ay iginuhit para sa pagtatayo ng isang pares ng higanteng L-shaped detector. Makalipas ang isang dekada, nagsimulang gumana ang mga detector.

Sa Hanford at Livingston, sa gitna ng bawat apat na kilometrong detector arm ay mayroong vacuum, salamat sa kung saan ang laser, ang sinag nito at ang mga salamin ay lubos na nakahiwalay mula sa patuloy na pag-vibrate ng planeta. Upang maging mas ligtas pa, sinusubaybayan ng mga siyentipiko ng LIGO ang kanilang mga detektor habang sila ay nagpapatakbo gamit ang libu-libong instrumento, sinusukat ang lahat ng kanilang makakaya: aktibidad ng seismic, Presyon ng atmospera, kidlat, ang hitsura ng mga cosmic ray, panginginig ng boses ng kagamitan, mga tunog sa lugar ng laser beam, at iba pa. Pagkatapos ay sinasala nila ang kanilang data mula sa kakaibang ingay sa background na ito. Marahil ang pangunahing bagay ay mayroon silang dalawang detektor, at pinapayagan silang ihambing ang natanggap na data, suriin ang mga ito para sa pagkakaroon ng mga pagtutugma ng mga signal.

Konteksto

Gravitational waves: natapos ang sinimulan ni Einstein sa Bern

SwissInfo 02/13/2016

Paano namamatay ang mga black hole

Katamtaman 10/19/2014
Sa loob ng vacuum na nilikha, kahit na ang mga laser at salamin ay ganap na nakahiwalay at nagpapatatag, "mga kakaibang bagay ang nangyayari sa lahat ng oras," sabi ni Marco Cavaglià, representante ng press secretary para sa proyekto ng LIGO. Dapat subaybayan ng mga siyentipiko ang mga "goldfish", "ghosts", "obscure sea monsters" at iba pang extraneous vibrational phenomena, na alamin ang pinagmulan nito upang maalis ito. Isang mahirap na insidente ang nangyari sa yugto ng pagsubok, sabi ng LIGO research scientist na si Jessica McIver, na nag-aaral ng mga ganoong extraneous signal at interference. Ang isang serye ng mga pana-panahong single-frequency na ingay ay madalas na lumitaw sa data. Nang i-convert niya at ng kanyang mga kasamahan ang mga vibrations mula sa mga salamin sa mga audio file, "malinaw na maririnig na nagri-ring ang telepono," sabi ni McIver. "Lumalabas na ang mga advertiser ng telecom ang gumagawa ng mga tawag sa telepono sa loob ng silid ng laser."

Sa susunod na dalawang taon, patuloy na papahusayin ng mga siyentipiko ang sensitivity ng mga na-upgrade na Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory detector ng LIGO. At sa Italya, magsisimulang gumana ang ikatlong interferometer na tinatawag na Advanced Virgo. Isa sa mga sagot na makakatulong ang data na maibigay ay kung paano nabuo ang mga black hole. Ang mga ito ba ay produkto ng pagbagsak ng pinakamaagang malalaking bituin, o nilikha ba ang mga ito sa pamamagitan ng mga banggaan sa loob ng makakapal na mga kumpol ng bituin? "Ang mga ito ay dalawang hula lamang, naniniwala ako na magkakaroon ng higit pa kapag ang lahat ay huminahon," sabi ni Weiss. Habang nagsisimulang makaipon ng mga bagong istatistika ang paparating na gawain ng LIGO, magsisimulang makinig ang mga siyentipiko sa mga kuwentong ibinubulong sa kanila ng kosmos tungkol sa pinagmulan ng mga black hole.

Sa paghusga sa hugis at sukat nito, ang una, pinakamalakas na pulso ay nagmula sa 1.3 bilyong light-years mula sa kung saan, pagkatapos ng walang-hanggang mabagal na sayaw, dalawang black hole, bawat isa ay humigit-kumulang 30 beses ang masa ng araw, sa wakas ay pinagsama sa ilalim ng impluwensya ng mutual gravitational. atraksyon. Pabilis ng pabilis ang pag-ikot ng mga black hole, parang whirlpool, na unti-unting lumalapit. Pagkatapos ay naganap ang pagsasanib, at sa isang kisap-mata ay naglabas sila ng mga gravitational wave na may enerhiyang maihahambing sa tatlong Suns. Ang pagsasanib na ito ay ang pinakamakapangyarihang masiglang kababalaghan na naitala kailanman.

"Parang hindi pa namin nakita ang karagatan sa panahon ng bagyo," sabi ni Thorne. Siya ay naghihintay para sa bagyong ito sa spacetime mula noong 1960s. Ang pakiramdam na naramdaman ni Thorne habang ang mga alon na iyon ay gumulong ay hindi eksaktong kaguluhan, sabi niya. Ito ay ibang bagay: isang pakiramdam ng malalim na kasiyahan.

Ang mga materyales ng InoSMI ay naglalaman ng mga pagtatasa ng eksklusibo dayuhang media at hindi sumasalamin sa posisyon ng editorial board ng InoSMI.

Kahapon, ang mundo ay nagulat sa isang sensasyon: sa wakas ay natuklasan ng mga siyentipiko ang mga gravitational wave, ang pagkakaroon nito na hinulaan ni Einstein isang daang taon na ang nakalilipas. Ito ay isang pambihirang tagumpay. Ang pagbaluktot ng space-time (ito ay mga gravitational wave - ipapaliwanag namin ngayon kung ano) ang natuklasan sa LIGO observatory, at isa sa mga tagapagtatag nito ay - sino sa palagay mo? - Kip Thorne, may-akda ng libro.

Sinasabi namin sa iyo kung bakit napakahalaga ng pagtuklas ng mga gravitational wave, kung ano ang sinabi ni Mark Zuckerberg at, siyempre, ibahagi ang kuwento mula sa unang tao. Alam ni Kip Thorne, tulad ng walang iba, kung paano gumagana ang proyekto, kung ano ang hindi pangkaraniwan at kung ano ang kahalagahan ng LIGO para sa sangkatauhan. Oo, oo, napakaseryoso ng lahat.

Pagtuklas ng gravitational waves

Ang pang-agham na mundo ay magpakailanman maaalala ang petsa ng Pebrero 11, 2016. Sa araw na ito, inihayag ng mga kalahok sa proyekto ng LIGO: pagkatapos ng napakaraming walang saysay na pagtatangka, natagpuan ang mga gravitational wave. Ito ay katotohanan. Sa katunayan, sila ay natuklasan nang kaunti nang mas maaga: noong Setyembre 2015, ngunit kahapon ang pagtuklas ay opisyal na kinikilala. Naniniwala ang Guardian na ang mga siyentipiko ay tiyak na makakatanggap ng Nobel Prize sa Physics.

Ang sanhi ng gravitational waves ay ang banggaan ng dalawang black hole, na naganap na... isang bilyong light years mula sa Earth. Naiisip mo ba kung gaano kalaki ang ating Uniberso! Dahil ang mga itim na butas ay napakalaking mga katawan, nagpapadala sila ng mga ripples sa espasyo-oras, na bahagyang pinasindak ito. Kaya lumilitaw ang mga alon, katulad ng mga kumakalat mula sa isang bato na itinapon sa tubig.

Ito ay kung paano mo maiisip ang mga gravitational wave na dumarating sa Earth, halimbawa, mula sa isang wormhole. Pagguhit mula sa aklat na "Interstellar. agham sa likod ng mga eksena"

Ang mga nagresultang vibrations ay na-convert sa tunog. Kapansin-pansin, ang signal mula sa mga gravitational wave ay dumarating sa humigit-kumulang sa parehong dalas ng ating pagsasalita. Kaya maririnig natin sa sarili nating tenga kung paano nagbanggaan ang mga black hole. Makinig sa kung ano ang tunog ng gravitational waves.

And guess what? Higit pang mga kamakailan, ang mga itim na butas ay hindi nakaayos tulad ng naunang naisip. Ngunit walang katibayan sa lahat na sila ay umiiral sa prinsipyo. At ngayon meron na. Ang mga black hole ay talagang "nabubuhay" sa Uniberso.

Ito ang pinaniniwalaan ng mga siyentipiko na mukhang isang sakuna—isang pagsasanib ng mga black hole.

Noong Pebrero 11, isang magarang kumperensya ang naganap, na nagsama-sama ng higit sa isang libong mga siyentipiko mula sa 15 mga bansa. Naroon din ang mga siyentipikong Ruso. At, siyempre, mayroong Kip Thorne. "Ang pagtuklas na ito ay simula ng isang kamangha-manghang, kahanga-hangang paghahanap para sa mga tao: ang paghahanap at paggalugad sa hubog na bahagi ng Uniberso - mga bagay at phenomena na nilikha mula sa baluktot na espasyo-oras. Ang mga banggaan ng itim na butas at mga alon ng gravitational ay ang aming unang kapansin-pansin na mga halimbawa," sabi ni Kip Thorne.

Ang paghahanap para sa mga gravitational wave ay isa sa mga pangunahing problema sa pisika. Ngayon ay natagpuan na sila. At napatunayang muli ang galing ni Einstein.

Noong Oktubre, nakapanayam namin si Sergei Popov, isang Russian astrophysicist at sikat na popularizer ng agham. Para siyang nakatingin sa tubig! Sa taglagas: "Sa tingin ko ay nasa threshold na tayo ng mga bagong pagtuklas, na pangunahing nauugnay sa gawain ng LIGO at VIRGO gravitational wave detector (Kip Thorne ay gumawa ng malaking kontribusyon sa paglikha ng proyekto ng LIGO) .” Kamangha-manghang, tama?

Gravitational waves, wave detector at LIGO

Well, ngayon para sa isang maliit na pisika. Para sa mga talagang gustong maunawaan kung ano ang gravitational waves. Dito masining na imahe mga linya ng tendex ng dalawang black hole na umiikot sa isa't isa pakaliwa at pagkatapos ay nagbanggaan. Ang mga linya ng tendex ay bumubuo ng tidal gravity. Sige lang. Ang mga linya, na nagmumula sa dalawang punto na pinakamalayo sa isa't isa sa ibabaw ng isang pares ng mga black hole, ay umaabot sa lahat ng bagay sa kanilang landas, kabilang ang kaibigan ng artist sa pagguhit. Ang mga linya na nagmumula sa lugar ng banggaan ay pinipilit ang lahat.

Habang ang mga butas ay umiikot sa isa't isa, dinadala nila ang kanilang mga linya ng tendex, na kahawig ng mga daloy ng tubig mula sa isang umiikot na sprinkler sa isang damuhan. Sa larawan mula sa aklat na "Interstellar. Science behind the scenes" - isang pares ng mga itim na butas na nagsasalpukan, umiikot sa isa't isa pakaliwa, at ang kanilang mga linya ng tendex.

Ang mga itim na butas ay nagsasama sa isang malaking butas; ito ay deformed at umiikot sa counterclockwise, na nag-drag sa mga linya ng tendex kasama nito. Ang isang nakatigil na tagamasid na malayo sa butas ay makadarama ng mga panginginig ng boses habang ang mga linya ng tendex ay dumaan sa kanya: pag-uunat, pagkatapos ay pag-compress, pagkatapos ay pag-uunat - ang mga linya ng tendex ay naging isang gravitational wave. Habang lumalaganap ang mga alon, unti-unting bumababa ang pagpapapangit ng black hole, at humihina rin ang mga alon.

Kapag ang mga alon na ito ay umabot sa Earth, ang mga ito ay katulad ng ipinapakita sa tuktok ng figure sa ibaba. Nag-uunat sila sa isang direksyon at nag-compress sa kabilang direksyon. Ang mga extension at compression ay nag-oocillate (mula sa pula sa kanan-kaliwa, sa asul na kanan-kaliwa, sa pula sa kanan-kaliwa, atbp.) habang ang mga alon ay dumadaan sa detector sa ibaba ng figure.

Gravitational waves na dumadaan sa LIGO detector.

Ang detektor ay binubuo ng apat na malalaking salamin (40 kilo, 34 sentimetro ang lapad), na nakakabit sa mga dulo ng dalawang patayong tubo, na tinatawag na mga armas ng detektor. Ang mga linya ng tendex ng mga gravitational wave ay umaabot sa isang braso, habang pinipiga ang pangalawa, at pagkatapos, sa kabaligtaran, i-compress ang una at iunat ang pangalawa. At kaya paulit-ulit. Habang pana-panahong nagbabago ang haba ng mga braso, gumagalaw ang mga salamin sa isa't isa, at ang mga paggalaw na ito ay sinusubaybayan gamit ang mga laser beam sa paraang tinatawag na interferometry. Kaya ang pangalang LIGO: Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory.

LIGO control center, kung saan nagpapadala sila ng mga command sa detector at sinusubaybayan ang mga natanggap na signal. Ang mga gravity detector ng LIGO ay matatagpuan sa Hanford, Washington, at Livingston, Louisiana. Larawan mula sa aklat na "Interstellar. agham sa likod ng mga eksena"

Ngayon ang LIGO ay isang internasyonal na proyekto kung saan nagmula ang 900 mga siyentipiko iba't-ibang bansa, na may punong tanggapan na matatagpuan sa California Institute of Technology.

Ang Kurbadong Gilid ng Uniberso

Mga black hole, wormhole, singularities, gravitational anomalya at mga sukat mas mataas na pagkakasunud-sunod nauugnay sa kurbada ng espasyo at oras. Kaya naman tinawag sila ni Kip Thorne na "the twisted side of the universe." Ang sangkatauhan ay mayroon pa ring napakakaunting data na pang-eksperimento at pagmamasid mula sa hubog na bahagi ng Uniberso. Ito ang dahilan kung bakit binibigyang-pansin namin ang mga gravitational wave: gawa ang mga ito sa curved space at nagbibigay ng pinaka-accessible na paraan para ma-explore natin ang curved side.

Isipin mo kung nakita mo lang ang karagatan nang tahimik. Hindi mo malalaman ang tungkol sa mga agos, mga whirlpool at mga alon ng bagyo. Ito ay nagpapaalala sa ating kasalukuyang kaalaman sa kurbada ng espasyo at oras.

Halos wala tayong alam tungkol sa kung paano kumikilos ang curved space at curved time "sa isang bagyo" - kapag ang hugis ng space ay marahas na nagbabago at kapag ang bilis ng oras ay nagbabago. Ito ay isang hindi kapani-paniwalang kaakit-akit na hangganan ng kaalaman. Ang scientist na si John Wheeler ang lumikha ng terminong "geometrodynamics" para sa mga pagbabagong ito.

Ang partikular na interes sa larangan ng geometrodynamics ay ang banggaan ng dalawang black hole.

Pagbangga ng dalawang hindi umiikot na black hole. Modelo mula sa aklat na "Interstellar. agham sa likod ng mga eksena"

Ipinapakita ng larawan sa itaas ang sandali kung kailan nagbanggaan ang dalawang black hole. Ang ganoong kaganapan lamang ang nagpapahintulot sa mga siyentipiko na magtala ng mga gravitational wave. Ang modelong ito ay ginawa para sa hindi umiikot na mga black hole. Tuktok: mga orbit at anino ng mga butas, na nakikita mula sa ating Uniberso. Gitna: hubog na espasyo at oras, tingnan mula sa maramihan (multidimensional hyperspace); Ang mga arrow ay nagpapakita kung paano kasangkot ang espasyo sa paggalaw, at ang pagbabago ng mga kulay ay nagpapakita kung paano baluktot ang oras. Ibaba: Ang hugis ng mga ibinubuga na gravitational wave.

Gravitational waves mula sa Big Bang

Pumunta sa Kip Thorne. "Noong 1975, si Leonid Grischuk, ang aking mabuting kaibigan mula sa Russia, ay gumawa ng isang kahindik-hindik na pahayag. Sinabi niya na sa sandali ng Big Bang, maraming gravitational wave ang lumitaw, at ang mekanismo ng kanilang pinagmulan (dating hindi alam) ay ang mga sumusunod: quantum fluctuations (random fluctuations - editor's note) Ang mga patlang ng gravitational sa panahon ng Big Bang ay lubos na pinahusay ng paunang pagpapalawak ng Uniberso at sa gayon ay naging orihinal na mga alon ng gravitational. Ang mga alon na ito, kung matukoy, ay maaaring sabihin sa atin kung ano ang nangyari sa pagsilang ng ating Uniberso."

Kung mahanap ng mga siyentipiko ang primordial gravitational waves, malalaman natin kung paano nagsimula ang Uniberso.

Nalutas na ng mga tao ang lahat ng mga misteryo ng Uniberso. May darating pa.

Sa mga sumunod na taon, habang ang aming pag-unawa sa Big Bang ay bumuti, naging malinaw na ang mga primordial wave na ito ay dapat na malakas sa mga wavelength na naaayon sa laki ng nakikitang Uniberso, iyon ay, sa haba ng bilyun-bilyong light years. Maaari mo bang isipin kung magkano ito?.. At sa mga wavelength na sakop ng mga LIGO detector (daan-daan at libu-libong kilometro), ang mga alon ay malamang na masyadong mahina upang makilala.

Binuo ng koponan ni Jamie Bock ang BICEP2 apparatus, kung saan natuklasan ang bakas ng orihinal na gravitational waves. Ang aparato na matatagpuan sa North Pole ay ipinapakita dito sa oras ng takip-silim, na nangyayari doon dalawang beses lamang sa isang taon.

BICEP2 device. Larawan mula sa aklat na Interstellar. agham sa likod ng mga eksena"

Napapaligiran ito ng mga kalasag na sumasangga sa aparato mula sa radiation mula sa nakapalibot na takip ng yelo. Sa kanan itaas na sulok nagpapakita ng bakas na natuklasan sa cosmic microwave background radiation - isang pattern ng polarization. Ang mga linya ng electric field ay nakadirekta sa mga maikling light stroke.

Bakas ng simula ng sansinukob

Noong unang bahagi ng nineties, napagtanto ng mga cosmologist na ang mga gravitational wave na ito, bilyun-bilyong light years ang haba, ay mag-iiwan ng kakaibang imprint sa mga electromagnetic wave pagpuno sa Uniberso - sa tinatawag na cosmic microwave background, o cosmic microwave background radiation. Sinimulan nito ang paghahanap para sa Holy Grail. Kung tutuusin, kung matutuklasan natin ang bakas na ito at idededuce mula rito ang mga katangian ng orihinal na gravitational waves, malalaman natin kung paano ipinanganak ang Uniberso.

Noong Marso 2014, habang isinusulat ni Kip Thorne ang aklat na ito, sa wakas ay natuklasan ng team ni Jamie Bok, isang cosmologist sa Caltech na ang opisina ay katabi ng Thorne's, ang bakas na ito sa cosmic microwave background radiation.

Ito ay isang ganap na kamangha-manghang pagtuklas, ngunit mayroong isang kontrobersyal na punto: ang bakas na natagpuan ng pangkat ni Jamie ay maaaring sanhi ng isang bagay maliban sa mga gravitational wave.

Kung ang isang bakas ng mga gravitational wave na lumitaw sa panahon ng Big Bang ay talagang natagpuan, nangangahulugan ito na ang isang kosmological na pagtuklas ay naganap sa isang antas na nangyayari marahil isang beses bawat kalahating siglo. Nagbibigay ito sa iyo ng pagkakataong mahawakan ang mga kaganapang naganap sa isang trilyon ng isang trilyon ng isang segundo pagkatapos ng kapanganakan ng Uniberso.

Ang pagtuklas na ito ay nagpapatunay sa mga teorya na ang paglawak ng Uniberso sa sandaling iyon ay napakabilis, sa slang ng mga cosmologist - mabilis na inflationary. At nagbabadya ng pagdating ng isang bagong panahon sa kosmolohiya.

Gravitational waves at Interstellar

Kahapon, sa isang kumperensya sa pagtuklas ng mga gravitational wave, sinabi ni Valery Mitrofanov, pinuno ng Moscow LIGO na pakikipagtulungan ng mga siyentipiko, na kinabibilangan ng 8 siyentipiko mula sa Moscow State University, na ang balangkas ng pelikulang "Interstellar," bagaman hindi kapani-paniwala, ay hindi ganoon kaganda. malayo sa realidad. At lahat dahil si Kip Thorne ang siyentipikong consultant. Si Thorne mismo ay nagpahayag ng pag-asa na naniniwala siya sa hinaharap na mga flight ng tao sa isang black hole. Maaaring hindi ito mangyari sa lalong madaling panahon tulad ng gusto natin, ngunit ngayon ito ay mas totoo kaysa sa dati.

Hindi pa masyadong malayo ang araw kung kailan aalis ang mga tao sa hangganan ng ating kalawakan.

Ang kaganapan ay pumukaw sa isipan ng milyun-milyong tao. Sumulat ang kilalang Mark Zuckerberg: "Ang pagtuklas ng mga gravitational wave ay ang pinaka malaking pagtuklas sa modernong agham. Si Albert Einstein ay isa sa aking mga bayani, kaya naman personal kong kinuha ang pagtuklas. Isang siglo na ang nakalipas, sa loob ng balangkas ng General Theory of Relativity (GTR), hinulaan niya ang pagkakaroon ng gravitational waves. Ngunit ang mga ito ay napakaliit upang makita na ito ay dumating upang hanapin ang mga ito sa mga pinagmulan ng mga kaganapan tulad ng Big Bang, stellar explosions at black hole collisions. Kapag pinag-aaralan ng mga siyentipiko ang data na nakuha, isang perpekto Isang Bagong Hitsura sa kalawakan. At marahil ito ay magbibigay liwanag sa pinagmulan ng Uniberso, ang pagsilang at pag-unlad ng mga black hole. Nakatutuwang isipin kung gaano karaming buhay at pagsisikap ang napunta sa paglalahad ng misteryong ito ng Uniberso. Ang tagumpay na ito ay naging posible salamat sa talento ng mga makikinang na siyentipiko at inhinyero, mga tao iba't ibang nasyonalidad, pati na rin ang pinakabagong mga teknolohiya sa computer na kamakailan lamang ay lumitaw. Congratulations sa lahat ng kasali. Ipagmamalaki ka ni Einstein."

Ito ang talumpati. At ito ay isang taong interesado lamang sa agham. Maaaring isipin ng isang tao kung ano ang isang bagyo ng mga damdamin na nanaig sa mga siyentipiko na nag-ambag sa pagtuklas. Tila nasaksihan natin ang isang bagong panahon, mga kaibigan. Ito ay kamangha-manghang.

P.S.: Nagustuhan mo ba? Mag-subscribe sa aming newsletter sa horizons. Minsan sa isang linggo nagpapadala kami ng mga liham na pang-edukasyon at nagbibigay ng mga diskwento sa mga aklat ng MYTH.

Noong Huwebes, Pebrero 11, isang grupo ng mga siyentipiko mula sa internasyonal na proyektong LIGO Scientific Collaboration ang nag-anunsyo na sila ay nagtagumpay, ang pagkakaroon nito ay hinulaang ni Albert Einstein noong 1916. Ayon sa mga mananaliksik, noong Setyembre 14, 2015, nagtala sila ng gravitational wave na dulot ng banggaan ng dalawang black hole na tumitimbang ng 29 at 36 na beses ang mass ng Araw, pagkatapos ay nagsanib sila sa isang malaking black hole. Ayon sa kanila, nangyari raw ito 1.3 billion years ago sa layo na 410 Megaparsecs mula sa ating kalawakan.

Ang LIGA.net ay nagsalita nang detalyado tungkol sa mga gravitational wave at ang malawakang pagtuklas Bogdan Hnatyk, Ukrainian scientist, astrophysicist, Doctor of Physical and Mathematical Sciences, nangungunang researcher sa Kyiv Astronomical Observatory pambansang unibersidad pinangalanan kay Taras Shevchenko, na namuno sa obserbatoryo mula 2001 hanggang 2004.

Teorya sa simpleng salita

Pinag-aaralan ng pisika ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga katawan. Ito ay itinatag na mayroong apat na uri ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga katawan: electromagnetic, malakas at mahina na pakikipag-ugnayang nuklear at pakikipag-ugnayan ng gravitational, na nararamdaman nating lahat. Dahil sa pakikipag-ugnayan ng gravitational, ang mga planeta ay umiikot sa Araw, ang mga katawan ay may bigat at nahuhulog sa lupa. Ang mga tao ay patuloy na nahaharap sa gravitational interaction.

Noong 1916, 100 taon na ang nakalilipas, si Albert Einstein ay nagtayo ng isang teorya ng gravity na nagpabuti sa teorya ng gravity ni Newton, ginawa itong tama sa matematika: sinimulan nitong matugunan ang lahat ng mga kinakailangan ng pisika, at nagsimulang isaalang-alang ang katotohanan na ang gravity ay nagpapalaganap sa isang napaka mataas, ngunit may hangganan na bilis. Ito ay nararapat na isa sa mga pinakadakilang tagumpay ni Einstein, dahil siya ay bumuo ng isang teorya ng gravity na tumutugma sa lahat ng mga phenomena ng pisika na naobserbahan natin ngayon.

Iminungkahi din ng teoryang ito ang pagkakaroon gravitational waves. Ang batayan ng hulang ito ay ang mga gravitational wave ay umiiral bilang resulta ng gravitational interaction na nangyayari dahil sa pagsasama ng dalawang malalaking katawan.

Ano ang gravitational wave

Mahirap na wika isa itong excitement ng space-time metric. "Sabihin, ang espasyo ay may isang tiyak na pagkalastiko at ang mga alon ay maaaring dumaan dito ay katulad ng kapag itinapon natin ang isang maliit na bato sa tubig at ang mga alon ay nakakalat mula dito," sinabi ng doktor ng mga pisikal at matematikal na agham sa LIGA.net.

Ang mga siyentipiko ay nakapag-eksperimentong patunayan na ang gayong oscillation ay naganap sa Uniberso at ang isang gravitational wave ay tumakbo sa lahat ng direksyon. "Sa astrophysically, sa unang pagkakataon, ang kababalaghan ng tulad ng isang sakuna na ebolusyon ng isang binary system ay naitala, kapag ang dalawang bagay ay nagsanib sa isa, at ang pagsasama na ito ay humantong sa isang napakatindi na paglabas ng gravitational energy, na pagkatapos ay kumakalat sa espasyo sa anyo. ng gravitational waves,” paliwanag ng siyentipiko.

Ano ang hitsura nito (larawan - EPA)

Ang mga gravitational wave na ito ay napakahina at para sila ay umuuga ng space-time, ang interaksyon ng napakalaki at malalaking katawan ay kinakailangan upang ang intensity ng gravitational field ay mataas sa punto ng henerasyon. Ngunit, sa kabila ng kanilang kahinaan, ang tagamasid pagkatapos ng isang tiyak na oras (katumbas ng distansya sa pakikipag-ugnayan na hinati sa bilis ng signal) ay irerehistro ang gravitational wave na ito.

Magbigay tayo ng halimbawa: kung bumagsak ang Earth sa Araw, magkakaroon ng interaksyon ng gravitational: ilalabas ang gravitational energy, mabubuo ang gravitational spherically symmetrical wave at mairehistro ito ng observer. "Isang katulad, ngunit kakaiba, mula sa punto ng view ng astrophysics, ang kababalaghan ay naganap dito: dalawang malalaking katawan ang nagbanggaan - dalawang itim na butas," sabi ni Gnatyk.

Balik tayo sa teorya

Ang black hole ay isa pang hula ng pangkalahatang teorya ng relativity ni Einstein, na nagbibigay na ang isang katawan na may napakalaking masa, ngunit ang masa na ito ay puro sa isang maliit na volume, ay may kakayahang makabuluhang baluktot ang espasyo sa paligid nito, hanggang sa pagsasara nito. Iyon ay, ipinapalagay na kapag ang isang kritikal na konsentrasyon ng masa ng katawan na ito ay naabot - na ang laki ng katawan ay magiging mas mababa kaysa sa tinatawag na gravitational radius, kung gayon ang espasyo sa paligid ng katawan na ito ay isasara at ang topology nito. ay magiging tulad na walang signal mula dito ay kumalat sa kabila ng saradong espasyo ay hindi maaaring.

"Iyon ay, ang isang black hole, sa simpleng salita, ay isang napakalaking bagay na napakabigat na nagsasara ng space-time sa paligid nito," sabi ng siyentipiko.

At kami, ayon sa kanya, ay maaaring magpadala ng anumang mga senyales sa bagay na ito, ngunit hindi niya ito maipadala sa amin. Ibig sabihin, walang signal ang maaaring lumampas sa black hole.

Ang isang black hole ay nabubuhay ayon sa mga ordinaryong pisikal na batas, ngunit bilang isang resulta ng malakas na grabidad, walang isang materyal na katawan, kahit isang photon, ang makakalampas sa kritikal na ibabaw na ito. Ang mga itim na butas ay nabuo sa panahon ng ebolusyon ng mga ordinaryong bituin, kapag ang gitnang core ay bumagsak at ang bahagi ng bagay ng bituin, gumuho, nagiging isang itim na butas, at ang iba pang bahagi ng bituin ay pinalabas sa anyo ng isang Supernova shell, na nagiging ang tinatawag na "outburst" ng isang Supernova.

Paano natin nakita ang gravitational wave

Magbigay tayo ng halimbawa. Kapag mayroon tayong dalawang float sa ibabaw ng tubig at ang tubig ay kalmado, ang distansya sa pagitan ng mga ito ay pare-pareho. Kapag dumating ang isang alon, pinaalis nito ang mga float na ito at magbabago ang distansya sa pagitan ng mga float. Ang alon ay lumipas - at ang mga float ay bumalik sa kanilang mga dating posisyon, at ang distansya sa pagitan nila ay naibalik.

Ang isang gravitational wave ay kumakalat sa space-time sa katulad na paraan: ito ay pumipilit at nag-uunat ng mga katawan at mga bagay na nagsalubong sa landas nito. "Kapag ang isang bagay ay nakatagpo sa landas ng isang alon, ito ay nababago sa mga palakol nito, at pagkatapos ng pagpasa nito ay bumalik ito sa dati nitong hugis Sa ilalim ng impluwensya ng isang gravitational wave, ang lahat ng mga katawan ay deformed, ngunit ang mga deformation na ito ay napaka hindi gaanong mahalaga," sabi ni Gnatyk.

Nang lumipas ang alon na naitala ng mga siyentipiko, ang kamag-anak na laki ng mga katawan sa kalawakan ay nagbago sa dami ng pagkakasunud-sunod ng 1 beses 10 hanggang sa minus na ika-21 na kapangyarihan. Halimbawa, kung kukuha ka ng isang meter ruler, pagkatapos ay lumiit ito ng isang halaga na ang laki nito ay pinarami ng 10 hanggang sa minus na ika-21 na kapangyarihan. Ito ay isang napakaliit na halaga. At ang problema ay kailangang matutunan ng mga siyentipiko kung paano sukatin ang distansyang ito. Ang mga maginoo na pamamaraan ay nagbigay ng katumpakan ng pagkakasunud-sunod ng 1 sa 10 hanggang sa ika-9 na kapangyarihan ng milyun-milyon, ngunit dito kinakailangan ang mas mataas na katumpakan. Para sa layuning ito, ang tinatawag na gravitational antennas (gravitational wave detectors) ay nilikha.

LIGO Observatory (larawan - EPA)

Ang antenna na nagtala ng mga gravitational wave ay itinayo sa ganitong paraan: mayroong dalawang tubo, humigit-kumulang 4 na kilometro ang haba, na matatagpuan sa hugis ng titik na "L", ngunit may parehong mga braso at nasa tamang mga anggulo. Kapag ang isang gravitational wave ay tumama sa isang sistema, ito ay nagpapa-deform sa mga pakpak ng antenna, ngunit depende sa oryentasyon nito, ito ay nagpapa-deform ng isa pa at ang isa ay mas mababa. At pagkatapos ay lumitaw ang pagkakaiba sa landas, nagbabago ang pattern ng interference ng signal - lumilitaw ang isang kabuuang positibo o negatibong amplitude.

"Iyon ay, ang pagdaan ng isang gravitational wave ay katulad ng isang alon sa tubig na dumadaan sa pagitan ng dalawang float: kung susukatin natin ang distansya sa pagitan ng mga ito habang at pagkatapos ng pagdaan ng alon, makikita natin na magbabago ang distansya, at pagkatapos ay magiging the same again,” sabi niya kay Gnatyk.

Dito, sinusukat ang kamag-anak na pagbabago sa distansya ng dalawang pakpak ng interferometer, na ang bawat isa ay halos 4 na kilometro ang haba. At ang mga napakatumpak na teknolohiya at sistema lamang ang makakasukat ng gayong mikroskopikong pag-aalis ng mga pakpak na dulot ng isang gravitational wave.

Sa gilid ng Uniberso: saan nagmula ang alon?

Naitala ng mga siyentipiko ang signal gamit ang dalawang detektor, na matatagpuan sa dalawang estado sa Estados Unidos: Louisiana at Washington, sa layo na halos 3 libong kilometro. Nagawa ng mga siyentipiko kung saan at mula sa anong distansya dumating ang signal na ito. Ipinapakita ng mga pagtatantya na ang signal ay nagmula sa layong 410 Megaparsecs. Ang megaparsec ay ang distansyang dinadaanan ng liwanag sa loob ng tatlong milyong taon.

Para mas madaling isipin: ang pinakamalapit na aktibong galaxy sa amin na may napakalaking black hole sa gitna ay ang Centaurus A, na matatagpuan sa layong apat na Megaparsec mula sa amin, habang ang Andromeda Nebula ay nasa layo na 0.7 Megaparsecs. "Iyon ay, ang distansya kung saan nagmula ang signal ng gravitational wave ay napakahusay na ang signal ay naglakbay sa Earth sa mga 1.3 bilyong taon.

Sa ganitong kalayuan, sa ilang malayong kalawakan, dalawang black hole ang nagsanib. Ang mga butas na ito, sa isang banda, ay medyo maliit sa laki, at sa kabilang banda, ang malaking signal amplitude ay nagpapahiwatig na sila ay napakabigat. Ito ay itinatag na ang kanilang mga masa ay 36 at 29 solar masa, ayon sa pagkakabanggit. Ang masa ng Araw, gaya ng nalalaman, ay katumbas ng 2 beses 10 hanggang ika-30 na kapangyarihan ng isang kilo. Matapos ang pagsasanib, ang dalawang katawan na ito ay nagsanib at ngayon sa kanilang lugar ay nabuo ang isang solong black hole, na may mass na katumbas ng 62 solar mass. Kasabay nito, humigit-kumulang tatlong masa ng Araw ang tumalsik sa anyo ng gravitational wave energy.

Sino ang nakatuklas at kailan

Nagawa ng mga siyentipiko mula sa internasyonal na proyekto ng LIGO na makakita ng gravitational wave noong Setyembre 14, 2015. LIGO (Laser Interferometry Gravitation Observatory)- Ito internasyonal na proyekto, kung saan nakikilahok ang ilang estado, na gumagawa ng partikular na kontribusyon sa pananalapi at siyentipiko, partikular sa USA, Italy, Japan, na mga advanced sa larangan ng pananaliksik na ito.

Sina Propesor Rainer Weiss at Kip Thorne (larawan - EPA)

Ang sumusunod na larawan ay naitala: ang mga pakpak ng gravitational detector ay lumipat bilang isang resulta ng aktwal na pagpasa ng isang gravitational wave sa ating planeta at sa pamamagitan ng pag-install na ito. Hindi ito naiulat noon, dahil kailangang iproseso ang signal, "linisin", natagpuan at suriin ang amplitude nito. Ito ay isang karaniwang pamamaraan: mula sa aktwal na pagtuklas hanggang sa pag-anunsyo ng pagtuklas, tumatagal ng ilang buwan upang maglabas ng isang matibay na pahayag. "Walang gustong sirain ang kanilang reputasyon, lahat ito ay lihim na data, bago ang paglalathala kung saan walang nakakaalam tungkol dito, mayroon lamang mga alingawngaw," sabi ni Hnatyk.

Kwento

Ang mga gravitational wave ay pinag-aralan mula noong 70s ng huling siglo. Sa panahong ito, maraming mga detector ang nalikha at isang serye ng pangunahing pananaliksik. Noong dekada 80, itinayo ng Amerikanong siyentipiko na si Joseph Weber ang unang gravitational antenna sa anyo ng isang silindro ng aluminyo, na halos ilang metro ang laki, na nilagyan ng mga sensor ng piezo na dapat mag-record ng pagpasa ng isang gravitational wave.

Ang sensitivity ng device na ito ay isang milyong beses na mas masahol kaysa sa mga kasalukuyang detector. At, siyempre, hindi niya talaga makita ang alon noon, kahit na ipinahayag ni Weber na nagawa niya ito: isinulat ito ng press at isang "gravitational boom" ang naganap - agad na nagsimula ang mundo na bumuo ng mga gravitational antenna. Hinikayat ni Weber ang iba pang mga siyentipiko na kumuha ng mga gravitational wave at magpatuloy sa mga eksperimento sa hindi pangkaraniwang bagay na ito, na naging posible upang mapataas ang sensitivity ng mga detector ng isang milyong beses.

Gayunpaman, ang kababalaghan ng gravitational waves mismo ay naitala noong huling siglo, nang natuklasan ng mga siyentipiko ang isang dobleng pulsar. Ito ay isang hindi direktang pag-record ng katotohanan na ang mga gravitational wave ay umiiral, na napatunayan sa pamamagitan ng astronomical na mga obserbasyon. Ang pulsar ay natuklasan nina Russell Hulse at Joseph Taylor noong 1974 sa panahon ng mga obserbasyon gamit ang Arecibo Observatory radio telescope. Ginawaran ang mga siyentipiko Nobel Prize noong 1993 "para sa pagtuklas ng isang bagong uri ng pulsar, na nagbigay ng mga bagong pagkakataon sa pag-aaral ng gravity."

Pananaliksik sa mundo at Ukraine

Sa Italy, malapit nang matapos ang isang katulad na proyekto na tinatawag na Virgo. Naglalayon din ang Japan na maglunsad ng katulad na detector sa isang taon, at inihahanda din ng India ang naturang eksperimento. Iyon ay, ang mga katulad na detector ay umiiral sa maraming bahagi ng mundo, ngunit hindi pa nila naabot ang sensitivity mode upang mapag-usapan natin ang pag-detect ng mga gravitational wave.

"Opisyal, ang Ukraine ay hindi bahagi ng LIGO at hindi rin nakikilahok sa mga proyekto ng Italyano at Hapon, kabilang sa mga pangunahing lugar, ang Ukraine ay nakikilahok na ngayon sa proyekto ng LHC (Large Hadron Collider) at sa CERN (opisyal na tayo ay magiging kalahok lamang. pagkatapos bayaran ang entrance fee) ", sinabi ng Doctor of Physical and Mathematical Sciences Bohdan Gnatyk sa LIGA.net.

Ayon sa kanya, mula noong 2015 ang Ukraine ay naging ganap na miyembro ng international collaboration CTA (Cerenkov Telescope Array), na nagtatayo ng modernong multi teleskopyo TeV mahabang hanay ng gamma (na may mga enerhiya ng photon hanggang 1014 eV). "Ang pangunahing pinagmumulan ng naturang mga photon ay tiyak ang paligid ng supermassive black hole, ang gravitational radiation na unang naitala ng LIGO detector. Samakatuwid, ang pagbubukas ng mga bagong bintana sa astronomiya - gravitational wave at multi TeV"Ang teknolohiya ng electromagnetic ng nogo ay nangangako sa amin ng marami pang mga pagtuklas sa hinaharap," dagdag ng siyentipiko.

Ano ang susunod at paano makakatulong ang bagong kaalaman sa mga tao? Hindi sumasang-ayon ang mga siyentipiko. Sinasabi ng ilan na ito ang susunod na hakbang sa pag-unawa sa mga mekanismo ng Uniberso. Nakikita ito ng iba bilang mga unang hakbang patungo sa mga bagong teknolohiya para sa paglipat sa oras at espasyo. Sa isang paraan o iba pa, ang pagtuklas na ito ay muling pinatunayan kung gaano kaunti ang ating naiintindihan at kung gaano karami ang dapat matutunan.

Isang daang taon pagkatapos ng teoretikal na hula na ginawa ni Albert Einstein sa loob ng balangkas ng pangkalahatang teorya ng relativity, nakumpirma ng mga siyentipiko ang pagkakaroon ng mga gravitational wave. Nagsisimula ang panahon ng isang panimula na bagong paraan para sa pag-aaral ng malalim na espasyo—gravitational wave astronomy.

Mayroong iba't ibang mga natuklasan. May mga random, karaniwan sa astronomy. Walang ganap na aksidente, na ginawa bilang resulta ng maingat na "pagsusuklay sa lugar," tulad ng pagtuklas ng Uranus ni William Herschel. May mga serendipal - noong naghahanap sila ng isang bagay at natagpuan ang isa pa: halimbawa, natuklasan nila ang Amerika. Ngunit ang mga nakaplanong pagtuklas ay sumasakop sa isang espesyal na lugar sa agham. Ang mga ito ay batay sa isang malinaw na teoretikal na hula. Ang hinuhulaan ay pangunahing hinahanap upang kumpirmahin ang teorya. Kabilang sa mga naturang pagtuklas ang pagtuklas ng Higgs boson sa Large Hadron Collider at ang pagtuklas ng mga gravitational wave gamit ang laser interferometer gravitational-wave observatory LIGO. Ngunit upang mairehistro ang ilang hindi pangkaraniwang bagay na hinulaang ng teorya, kailangan mong magkaroon ng isang magandang pag-unawa sa kung ano ang eksaktong at kung saan titingnan, pati na rin kung anong mga tool ang kailangan para dito.

Ang mga gravitational wave ay tradisyunal na tinatawag na isang hula ng pangkalahatang teorya ng relativity (GTR), at ito nga ay totoo (bagaman ngayon ang mga naturang alon ay umiiral sa lahat ng mga modelo na kahalili o komplementaryo sa GTR). Ang hitsura ng mga alon ay sanhi ng finiteness ng bilis ng pagpapalaganap ng gravitational interaction (sa pangkalahatang relativity ang bilis na ito ay eksaktong katumbas ng bilis ng liwanag). Ang mga naturang alon ay mga kaguluhan sa space-time na nagpapalaganap mula sa isang pinagmulan. Para mangyari ang mga gravitational wave, ang pinagmulan ay dapat na tumibok o gumagalaw sa isang pinabilis na bilis, ngunit sa isang tiyak na paraan. Sabihin nating hindi angkop ang mga paggalaw na may perpektong spherical o cylindrical symmetry. Mayroong napakaraming mga mapagkukunan, ngunit madalas na mayroon silang maliit na masa, hindi sapat upang makabuo ng isang malakas na signal. Pagkatapos ng lahat, ang gravity ang pinakamahina sa apat na pangunahing pakikipag-ugnayan, kaya napakahirap magrehistro ng gravitational signal. Bilang karagdagan, para sa pagpaparehistro kinakailangan na mabilis na nagbabago ang signal sa paglipas ng panahon, iyon ay, mayroon itong sapat na mataas na dalas. Kung hindi, hindi namin ito maiparehistro, dahil masyadong mabagal ang mga pagbabago. Nangangahulugan ito na ang mga bagay ay dapat ding maging compact.

Sa una, ang malaking sigasig ay nabuo ng mga pagsabog ng supernova na nangyayari sa mga kalawakan tulad ng sa atin tuwing ilang dekada. Nangangahulugan ito na kung makakamit natin ang sensitivity na nagbibigay-daan sa atin na makakita ng signal mula sa layo na ilang milyong light years, makakaasa tayo sa ilang signal bawat taon. Ngunit nang maglaon, napag-alaman na ang mga paunang pagtatantya ng lakas ng paglabas ng enerhiya sa anyo ng mga gravitational wave sa panahon ng pagsabog ng supernova ay masyadong maasahin sa mabuti, at ang gayong mahinang signal ay makikita lamang kung ang isang supernova ay sumiklab sa ating Galaxy.

Ang isa pang opsyon para sa napakalaking compact na bagay na mabilis na gumagalaw ay ang mga neutron star o black hole. Makikita natin ang proseso ng kanilang pagbuo, o ang proseso ng pakikipag-ugnayan sa isa't isa. Ang mga huling yugto ng pagbagsak ng mga stellar core, na humahantong sa pagbuo ng mga compact na bagay, pati na rin ang mga huling yugto ng pagsasama ng mga neutron star at black hole, ay may tagal ng pagkakasunud-sunod ng ilang millisecond (na tumutugma sa dalas ng daan-daang hertz) - kung ano ang kailangan. Sa kasong ito, maraming enerhiya ang inilabas, kabilang ang (at kung minsan higit sa lahat) sa anyo ng mga gravitational wave, dahil ang napakalaking compact na katawan ay gumagawa ng ilang mabilis na paggalaw. Ito ang aming mga ideal na mapagkukunan.

Totoo, ang mga supernovae ay pumuputok sa Galaxy isang beses bawat ilang dekada, ang mga pagsasanib ng mga neutron na bituin ay nangyayari isang beses sa bawat dalawang sampu-sampung libong taon, at ang mga black hole ay nagsasama sa isa't isa kahit na mas madalas. Ngunit ang signal ay mas malakas, at ang mga katangian nito ay maaaring kalkulahin nang tumpak. Ngunit ngayon kailangan nating makita ang signal mula sa layong ilang daang milyong light years upang masakop ang ilang sampu-sampung libong mga kalawakan at makakita ng ilang signal sa isang taon.

Ang pagkakaroon ng pagpapasya sa mga mapagkukunan, magsisimula kaming magdisenyo ng detektor. Upang gawin ito, kailangan mong maunawaan kung ano ang ginagawa ng gravitational wave. Nang walang detalye, masasabi nating ang pagdaan ng isang gravitational wave ay nagdudulot ng tidal force (ordinaryong lunar o solar tides ay isang hiwalay na phenomenon, at ang gravitational waves ay walang kinalaman dito). Kaya maaari mong kunin, halimbawa, ang isang metal na silindro, bigyan ito ng mga sensor at pag-aralan ang mga vibrations nito. Hindi ito mahirap, kung kaya't ang mga naturang pag-install ay nagsimulang gawin kalahating siglo na ang nakalilipas (magagamit din sila sa Russia; ngayon ang isang pinahusay na detektor na binuo ng koponan ni Valentin Rudenko mula sa SAI MSU ay naka-install sa Baksan underground laboratoryo). Ang problema ay makikita ng naturang device ang signal nang walang anumang gravitational waves. Maraming ingay na mahirap pakitunguhan. Posible (at nagawa na!) I-install ang detector sa ilalim ng lupa, subukang ihiwalay ito, palamig ito sa mababang temperatura, ngunit kailangan mo pa rin ng napakalakas na gravitational wave signal upang lumampas sa antas ng ingay. Ngunit madalang na dumarating ang malalakas na signal.

Samakatuwid, ang pagpili ay ginawa pabor sa isa pang pamamaraan, na iniharap noong 1962 nina Vladislav Pustovoit at Mikhail Herzenstein. Sa isang artikulo na inilathala sa JETP (Journal of Experimental and teoretikal na pisika), iminungkahi nila ang paggamit ng Michelson interferometer upang makita ang mga gravitational wave. Ang laser beam ay tumatakbo sa pagitan ng mga salamin sa dalawang braso ng interferometer, at pagkatapos ay idinagdag ang mga beam mula sa iba't ibang mga armas. Sa pamamagitan ng pagsusuri sa resulta ng interference ng beam, masusukat ang relatibong pagbabago sa haba ng braso. Ang mga ito ay napakatumpak na mga sukat, kaya kung matalo mo ang ingay, makakamit mo ang kamangha-manghang sensitivity.

Noong unang bahagi ng 1990s, napagpasyahan na bumuo ng ilang mga detektor gamit ang disenyong ito. Ang unang pumasok sa operasyon ay medyo maliliit na installation, GEO600 sa Europe at TAMA300 sa Japan (ang mga numero ay tumutugma sa haba ng mga armas sa metro) upang subukan ang teknolohiya. Ngunit ang mga pangunahing manlalaro ay ang LIGO installation sa USA at VIRGO sa Europe. Ang laki ng mga instrumentong ito ay nasusukat na sa kilometro, at ang pinal na nakaplanong sensitivity ay dapat magbigay-daan sa amin na makakita ng sampu, kung hindi man daan-daang mga kaganapan bawat taon.

Bakit kailangan ang maraming device? Pangunahin para sa cross-validation, dahil may mga lokal na ingay (hal. seismic). Ang sabay-sabay na pagtuklas ng signal sa hilagang-kanluran ng Estados Unidos at Italya ay magiging mahusay na katibayan ng panlabas na pinagmulan nito. Ngunit may pangalawang dahilan: ang mga detektor ng gravitational wave ay napakahirap sa pagtukoy ng direksyon patungo sa pinagmulan. Ngunit kung mayroong ilang mga detektor na magkakahiwalay, posible na ipahiwatig ang direksyon nang tumpak.

Mga higanteng laser

Sa kanilang orihinal na anyo, ang LIGO detector ay itinayo noong 2002, at ang VIRGO detector noong 2003. Ayon sa plano, ito ay unang yugto pa lamang. Ang lahat ng mga pag-install ay nagpapatakbo ng ilang taon, at noong 2010-2011 sila ay tumigil para sa mga pagbabago, upang pagkatapos ay maabot ang nakaplanong mataas na sensitivity. Ang mga LIGO detector ang unang nag-operate noong Setyembre 2015, dapat sumali ang VIRGO sa ikalawang kalahati ng 2016, at mula sa yugtong ito, binibigyang-daan kami ng sensitivity na umasa na makapag-record ng kahit ilang event kada taon.

Pagkatapos magsimulang gumana ang LIGO, ang inaasahang rate ng pagsabog ay humigit-kumulang isang kaganapan bawat buwan. Ang mga astrophysicist ay tinantya nang maaga na ang unang inaasahang mga kaganapan ay mga black hole merger. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang mga itim na butas ay karaniwang sampung beses na mas mabigat kaysa sa mga neutron na bituin, ang signal ay mas malakas, at ito ay "nakikita" mula sa malalayong distansya, na higit pa sa nagbabayad para sa mas mababang rate ng mga kaganapan sa bawat kalawakan. Buti na lang at hindi kami naghintay ng matagal. Noong Setyembre 14, 2015, ang parehong mga pag-install ay nagrehistro ng halos magkaparehong signal, na pinangalanang GW150914.

Sa medyo simpleng pagsusuri, maaaring makuha ang data tulad ng black hole mass, lakas ng signal, at distansya sa pinagmulan. Ang masa at laki ng mga itim na butas ay magkakaugnay nang napakasimple at maayos sa isang kilalang paraan, at mula sa dalas ng signal ay maaaring agad na matantya ng isa ang laki ng rehiyon ng paglabas ng enerhiya. Sa kasong ito, ang laki ay nagpapahiwatig na mula sa dalawang butas na may mass na 25-30 at 35-40 solar masa, isang itim na butas na may mass na higit sa 60 solar masa ay nabuo. Ang pag-alam sa mga datos na ito, maaaring makuha ng isa ang kabuuang enerhiya ng pagsabog. Halos tatlong solar masa ang na-convert sa gravitational radiation. Ito ay tumutugma sa ningning ng 1023 solar luminosities - humigit-kumulang kapareho ng dami ng lahat ng bituin sa nakikitang bahagi ng Uniberso sa panahong ito (daan-daang segundo). At mula sa kilalang enerhiya at magnitude ng sinusukat na signal, nakuha ang distansya. Ang malaking masa ng mga pinagsamang katawan ay naging posible upang mairehistro ang isang kaganapan na naganap sa isang malayong kalawakan: ang signal ay tumagal ng humigit-kumulang 1.3 bilyong taon upang maabot kami.

Ang isang mas detalyadong pagsusuri ay ginagawang posible upang linawin ang mass ratio ng mga black hole at maunawaan kung paano sila umikot sa paligid ng kanilang axis, pati na rin matukoy ang ilang iba pang mga parameter. Bilang karagdagan, ang signal mula sa dalawang pag-install ay ginagawang posible upang humigit-kumulang na matukoy ang direksyon ng pagsabog. Sa kasamaang palad, ang katumpakan dito ay hindi pa masyadong mataas, ngunit sa pag-commissioning ng na-update na VIRGO ito ay tataas. At sa ilang taon, ang Japanese KAGRA detector ay magsisimulang makatanggap ng mga signal. Pagkatapos ay isa sa mga LIGO detector (mayroong orihinal na tatlo, isa sa mga pag-install ay dalawahan) ay tipunin sa India, at inaasahan na maraming dose-dosenang mga kaganapan ang maitatala bawat taon.

Ang panahon ng bagong astronomiya

Sa ngayon, ang pinakamahalagang resulta ng gawain ng LIGO ay ang kumpirmasyon ng pagkakaroon ng gravitational waves. Bilang karagdagan, ang pinakaunang pagsabog ay naging posible upang mapabuti ang mga paghihigpit sa masa ng graviton (sa pangkalahatang relativity mayroon itong zero mass), pati na rin upang mas mahigpit na limitahan ang pagkakaiba sa pagitan ng bilis ng pagpapalaganap ng gravity at ang bilis ng liwanag. Ngunit umaasa ang mga siyentipiko na sa 2016 na sila ay makakakuha ng maraming bagong astrophysical data gamit ang LIGO at VIRGO.

Una, ang data mula sa mga obserbatoryo ng gravitational wave ay bagong channel pag-aaral ng black hole. Kung dati ay posible lamang na obserbahan ang mga daloy ng bagay sa paligid ng mga bagay na ito, ngayon ay maaari mong direktang "makita" ang proseso ng pagsasama at "pagpapakalma" sa nagreresultang black hole, kung paano nagbabago ang abot-tanaw nito, na nakukuha ang pangwakas na hugis nito ( natutukoy sa pamamagitan ng pag-ikot). Marahil, hanggang sa pagtuklas ng Hawking evaporation ng black hole (sa ngayon ang prosesong ito ay nananatiling hypothesis), ang pag-aaral ng mga merger ay magbibigay ng mas mahusay na direktang impormasyon tungkol sa kanila.

Pangalawa, ang mga obserbasyon ng neutron star merger ay magbibigay ng maraming bago, apurahang kinakailangang impormasyon tungkol sa mga bagay na ito. Sa unang pagkakataon, magagawa nating pag-aralan ang mga neutron star kung paano pinag-aaralan ng mga physicist ang mga particle: pagmasdan ang mga ito na nagbanggaan upang maunawaan kung paano sila gumagana sa loob. Ang misteryo ng istraktura ng mga interior ng mga neutron na bituin ay nag-aalala sa parehong mga astrophysicist at physicist. Ang aming pag-unawa sa nuclear physics at ang pag-uugali ng bagay sa ultrahigh density ay hindi kumpleto nang hindi niresolba ang isyung ito. Malamang na ang mga obserbasyon ng gravitational wave ay may mahalagang papel dito.

Ito ay pinaniniwalaan na ang neutron star merger ay may pananagutan sa mga maikling cosmological gamma-ray burst. Sa mga bihirang kaso, posible na sabay-sabay na obserbahan ang isang kaganapan sa hanay ng gamma at sa mga detektor ng gravitational wave (ang pambihira ay dahil sa katotohanan na, una, ang signal ng gamma ay puro sa isang napakakitid na sinag, at hindi ito palaging nakadirekta sa amin, ngunit pangalawa, hindi kami magrerehistro ng mga gravitational wave mula sa napakalayong mga kaganapan). Tila, aabutin ng ilang taon ng pagmamasid upang makita ito (bagaman, tulad ng dati, maaari kang mapalad at mangyayari ito ngayon). Pagkatapos, bukod sa iba pang mga bagay, magagawa nating ihambing nang tumpak ang bilis ng grabidad sa bilis ng liwanag.

Kaya, magkakasamang gagana ang mga laser interferometer bilang isang teleskopyo ng gravitational-wave, na nagdadala ng bagong kaalaman sa parehong mga astrophysicist at physicist. Buweno, sa malao't madali ang isang karapat-dapat na Nobel Prize ay igagawad para sa pagtuklas ng mga unang pagsabog at kanilang pagsusuri.

2198