Astronomiya

Aşkar edilə bilən cazibə dalğa hadisələrinin məsafəsində bir məhdudiyyət varmı?

Aşkar edilə bilən cazibə dalğa hadisələrinin məsafəsində bir məhdudiyyət varmı?

Bu bir qədər bu suala cavab sualıdır.

Bu məqalə aşkarlanan ikili faylların 320 ilə 2840 Mpc arasındakı məsafəyə sahib olduğunu göstərir.

Mövcud texnologiya ilə cazibə dalğaları ilə aşkar edilə bilən yığcam ikili faylları birləşdirmək məsafəsində bir məhdudiyyət varmı? Yoxsa potensial olaraq bu birləşmələri kosmosun kənarına qədər görə bilərdik (əgər varsa)?


Müəyyən məsafədəki cazibə dalğaları mənbəyinin müəyyən bir alət tərəfindən müşahidə olunmasına bir neçə amil təsir göstərir. Məsafəni məhdudlaşdırmağın bir yolu Abadie et al 2010-da izah edilmişdir və belədir:

  • Məsafə. Cazibə dalğalarının amplitüdü, parlaqlıq məsafəsinin tərsliyi ilə təxminən azalır $ propto D ^ {- 1} $. Beləliklə, daha uzaqdakı mənbələri müşahidə etmək daha çətin olacaq və bir nöqtədə daha az / görünməyəcəkdir.

  • Mənbənin gücü. Mənbə nə qədər güclüdürsə, siqnalını o qədər asan aşkar etmək olar. Ümumi kütləsi daha böyük olan ikili sistemlər üçün $ M $ və daha az azalmış kütlə $ mu $ daha yüksək amplituda dalğaları müşahidə edəcəksiniz. Siqnalın amplitudası $ vert tilde {h} (f) vert $ kimi ifadə edilə bilər (ifadə Abadie və digərlərindən 2010-a aiddir, Finn və Thorne 2010-a istinad üçün)

    $$ vert tilde {h} (f) vert = frac {2c} {D} left ( frac {5 G mu} {96 c ^ 3} right) ^ {1/2} sol ( frac {GM} { pi ^ 2c ^ 3} sağ) ^ {1/3} f ^ {- 7/6} $$

  • Həssaslıq. Dedektor az və ya çox həssas ola bilər. Detektor nə qədər həssasdırsa, müşahidə edə biləcəyi cisimlərin parlaqlığı və ya məsafəsi o qədər aşağı olur.

    Həssaslıq səs gücünün sıxlığı ilə ifadə edilə bilər $ S_n (f) $ (tezlik funksiyası olaraq $ f $) alət üçün spesifikdir (və bunun qrafiklərini bir çox nəşrdə görə biləcəksiniz). Səsdən daha güclü olduqda bir siqnal müşahidə edilə bilər. Abadie və digərləri, bir (mühafizəkar) səs-küyə limit olaraq istifadə etdilər $ rho $ = 8, yəni siqnalın aşkarlanması üçün fon səs-küyündən 8 və ya daha çox qat daha güclü olması deməkdir.

    Bu siqnal-səs-küy nisbəti tezlik-domen dalğa forması amplitüdünün nisbətinin ayrılmaz hissəsi ilə təyin olunur $ vert tilde {h} (f) vert $ və səs gücünün sıxlığı $ S_n (f) $.

    $$ rho = sqrt {4 int_0 ^ {f_ {ISCO}} frac { vert tilde {h} (f) vert ^ 2} {S_n (f)} text {d} f} $ $ harada $ f_ {ISCO} $ ikili sistemin daxili sabit dairəvi orbitinin tezliyidir

Həmin məqalədə (Abadie və digərləri 2010) kütlə ilə ikili qara dəliklərdən dalğa hadisələrinin aşkarlanması üçün məsafənin həddi $ 10 M _ { odot} $ 2187 Mpc olaraq qiymətləndirilmişdir ki, bu da GW170729 (daha ağır) üçün 2840 Mpc məsafəyə olduqca yaxındır.

Qeyd edək ki, ikili neytron ulduzları üçün məhdudiyyətlər daha tez-tez bildirilir və tapmaq daha asandır. Məsələn, Moore et al 2015-də son illərdə LIGO üçün limitin 80-dən 100 Mpc-ə qədər artırılması barədə daha ətraflı oxuya bilərsiniz. Birinci şəkil şəkillərini göstərir $ S_n (f) $ funksiyası kimi $ f $ və of $ D $ zamanın funksiyası olaraq (təcrübələr zamanı inkişaflar edildi və məsafə dəyişdi).

  • Baş vermə dərəcəsi. Müəyyən hadisələrin baş vermə ehtimalı daha yüksək olduqda, onları müəyyən bir məsafədə müşahidə etmək ehtimalı da yüksək ola bilər. Bu dərəcələrin hesablanması məsafənin aspektlərini əhatə edir. Abadie et al

    Şəbəkənin həqiqi aşkarlama diapazonu məlumat keyfiyyətinin və aşkarlama boru kəmərinin bir funksiyasıdır və yalnız təcrübi olaraq əldə edilə bilər.

Abbott və digərləri 2016-da müəyyən bir hadisəni müəyyən bir məsafədə müşahidə etmə ehtimalını təyin etmək üçün bir hesablama aparılır. Məsafə, üçün $ 40-40 M _ { odot} $, təxminən bir qədər dəyişir $ z = 0.6 $ (və ya istifadə edərək $ d təqribən z c / H_0 təxminən 0.6 dəfə 3 dəfə 10 ^ 5 / 74.2 təxminən 2.5 Gpc $), bu istinadın son şəklində təsvir edilmişdir.

Nəticə: GW170729-un təxminən 3Gpc-də müşahidəsi mövcud alətlərin həddi ilə bağlıdır


İstinadlar

  • Yerdəki qravitasiya dalğa detektorları tərəfindən müşahidə olunan kompakt ikili birləşmələrin dərəcələri üçün proqnozlar J Abadie et al 2010 Sinif. Quantum Grav. 27, 173001

  • LISA Lee Samuel Finn və Kip S. Thorne 2000-in müşahidə etdiyi kimi, kütləvi, dönən qara dəliyin ekvatorial müstəvisində dairəvi, ilham orbitində kompakt bir ulduzdan gələn cazibə dalğaları. Fiz. Rev. D 62, 124021

  • Cazibə-dalğa həssaslığı əyriləri C J Moore və digərləri 2015 Sinif. Quantum Grav. 32 015014

  • Əlavə: GW150914 ətrafındakı qabaqcıl LIGO Müşahidələrindən İkili Qara Delik Birləşmələrinin Dərəcəsi B. P. Abbott et al 2016 ApJS 227 14


Sexti Empirici-yə əlavə olaraq LIGO və Qızın hələ tam "dizayn" həssaslığına çatmadıqlarını qeyd edin. Hər qaçış həssaslığı daha da artır. Mövcud müşahidə qaçışı (O3) əvvəlki (O2) qaçışdan onsuz da bir qədər həssasdır. Namizəd müşahidələri üçün bəzi ictimai xəbərdarlıqlar 6,5 Gpc-ə qədər məsafəni iddia edir.

Avropada Einstein Teleskopu, ABŞ-da Cosmic Explorer və kosmosda LISA kimi GW alətlərinin növbəti nəsli. Həssaslıq baxımından böyük bir addım atacaq və tezlik diapazonundakı bütün qara dəlik birləşmələrini (yəni yerüstü detektorlar üçün Ulduz kütlə BH-lərinin birləşməsi və LISA üçün supermassive BH-lər) müşahidə edə biləcək, ilk meydana gəlməyə dönəcəkdir. ulduzlar.

Belə kütləvi addımlar mümkündür, çünki GW-lərə həssaslıq EM müşahidələri üçün kvadrat məsafədən çox məsafəyə tərs mütənasib olaraq azalır.


Qravitasiya-dalğa rəsədxanası

A cazibə dalğa detektoru (bir istifadə olunur cazibə-dalğa rəsədxanası), cazibə dalğaları adlanan boşluq zamanının kiçik təhriflərini ölçmək üçün hazırlanmış hər hansı bir cihazdır. 1960-cı illərdən bəri müxtəlif növ cazibə dalğa detektorları qurulmuş və daim təkmilləşdirilmişdir. İndiki lazer interferometrləri nəsli, cazibə dalğalarını astronomik mənbələrdən aşkar etmək üçün lazımi həssaslığa çatdı və beləliklə cazibə dalğa astronomiyasının əsas vasitəsini təşkil etdi.

Advanced LIGO rəsədxanaları tərəfindən 2015-ci ildə çəkilən cazibə dalğalarının ilk birbaşa aşkarlanması, 2017-ci ildə Fizika üzrə Nobel mükafatına layiq görülən bir xüsusiyyət.


Teleskop olmadan & ldquoAstronomiyaya 29 cavab & # 8211 Qravitasiya Dalğaları & rdquo

Dalğa uzunluğu və amplituda cazibə dalğaları nəzərə alınaraq, ESA & # 8217s LISA işə salınana qədər onları aşkarlamaqda hər hansı bir real irəliləyiş görə bilməz.

(LISA, JWST layihəsini yaşatmaq üçün hər şeyi qurban verənə qədər NASA elmi ilə ortaq bir layihə idi və bunun necə getdiyini hamımız bilirik). Planck, Herchel üçün ESA-ya təşəkkür edirəm və LISA ilə uğurlar.

Dalğa uzunluğu və amplituda cazibə dalğaları nəzərə alınaraq, ESA & # 8217s LISA işə salınana qədər onları aşkarlamaqda hər hansı bir real irəliləyiş görə bilməz.

(LISA, JWST layihəsini yaşatmaq üçün hər şeyi qurban verənə qədər NASA elmi ilə ortaq bir layihə idi və bunun necə getdiyini hamımız bilirik). Planck, Herchel üçün ESA-ya təşəkkür edirəm və LISA ilə uğurlar.

ABŞ-ın ayrıldığı, lakin bir LISA elm layihəsi saxladığı üçün bu, bir növ geri işləyən birgə müəssisədir.

Bu, Xplorer-ə bir cavabdan keçir. Simli nəzəriyyə əyrinin kvadratik formasını verir. Buna bəzən Gauss-Bonnet cazibəsi deyilir. Bunun mərkəzi hissəsi R_ formasının Bel-Robinson tensorudur. R_^. BR tensorunun izi R ^R_ Lagrangian-a daxil olur və dinamika üçün hərəkət verir

p = 0, 2, 4 üçün Dp-kəpək üzərində sıxılmış qalan hər şey üçün L Lagrangian üçün 6. BR tensorunun izi R_ R_^ simli parametri olan? ’ilə vurulur. Bunun ifrat həddinə çatması (dinamikanı verən dəyişikliklərin hesablanması) verir

BR tensor hissəsi xaricində bunların əksəriyyəti kifayət qədər düz irəliləyir. Eynşteyn sahə tənliyinin dəyişdirilmiş formasını çıxara bilərik

Düzeltmə başqa yollarla və xüsusən də xətti sahələrə görə əldə edilə bilər. Formanın metrikasını nəzərdən keçirin (bu bloqdakı digər yazılara baxın entery, bu barədə daha çox məlumat verdiyim yer)

Ancaq bu, klassik bir ifadədir. Bel-Robinson tensoru parametr sırasına görə kvant düzəlişlərinə cavab verir?. Daha sonra bunları sahələrə görə hesab edirik? ^ A_b metrikə kvant düzəlişi

harada hesab edə bilərik? ^ c_a? _ =? h_, fiziki olaraq klassik çəki dalğası h_ üçün kvant düzəlişidir.

Riyaziyyat bitdikdə BR tenzordan sətir parametri ilə çıxan qravitonun kütlə müddəti olur. Yəni kainatın bu ilk mərhələsindəki qravitonların kütləvi bir hissəsi ola bilər. Bu qravitonlar yüngül sürətdə və ya sıfır işıq konuslarında hərəkət etməzdi. Həm də məsələni Xplorer-ə yazdığımda göstərdiyimə bənzər bir şəkildə cəmləşdirmiş ola bilər. Təsadüfi kostik əmələ gəlməsi SDSS ilə tapdığımız strukturların yaranmasına səbəb ola bilər.

Teleskop olmadan Astronomiya seriyasında məni səhv edən tək şey başlıqdır. Serial teleskoplar olmadan edilən astronomik kəşflərdən bəhs etmir və oxumaq üçün bir teleskopa ehtiyacınız olmadığı doğrudur, eyni zamanda digər Universe Today məqalələrində də belədir. Bir serialın adı onun məzmununun qabarıq xüsusiyyətlərini əks etdirməməli idi?

Bu qəti deyil, bir növ şıltaq bir şeydir.

Son həftəlik xəbərlərdən çox təsadüfi mövzu materialları təqdim edən həftəlik bir köşə (düşündüyüm seriyalardan çox) Fokuslanmamışdır

Hal hazırda bunun üçün yaşayıram. Mənim üçün bu DM / DE / Quantum Fields, Cazibə və s. Kimi (bəzən mübahisəli) mövzuları araşdıran cazibədar bir serial oldu. Həqiqətən sevdiyim şey yüksək səviyyədə riyaziyyat və ya fizika anlayışına sahib olmamağımdır, amma əksəriyyəti Əksəriyyətini alıram (Google'u LC & # 8217s və Torbjorn şərhləri üçün tərcüməçi kimi istifadə etməyimə ehtiyac duysam da, öyrənmə üçün ödəməyə dəyər bir qiymətdir Space & # 8220Poodles in Space & # 8221 istəsəniz və yenə də oxuyacağam :))

On ikinci abzasda kiçik nitpick: & # 8220 Görünən işığın 300 nanometr olduğu yerlərdə & # 8230 & # 8221

Əslində görünən spektr dalğa uzunluğu təxminən 380 nm-dən 740 nm-ə qədərdir.

Təşəkkür edirəm və bunları yaddaşdan etməməli idim.

İlk cazibə dalğalarının LIGO və ya LISA tərəfindən təsbit edilməsi ehtimalı yoxdur. İlk cazibə dalğaları, inflyasiya dövründə qalan kvant sahələrindən ayrılan cazibə qüvvələrindən qaynaqlanır. Bəzi ballpark nömrələri, onları müşahidə etməyi gözlədiyimiz dalğa uzunluqları haqqında bir fikir verə bilər. Ən erkən kainatdakı simli miqyaslı bir kvant qravitonu 10 ^ <-31> sm - 10 ^ <25> sm arasında bir dalğa uzunluğuna sahib idi. İnflyasiya, təxminən 10 ^ <-20> saniyədə kainatın 63 e-qat ilə dözərək genişləndiyi bir dövr idi. Bu, e ^ <63>, e = 2.71828 və e ^ ilə artan miqyaslı amillər deməkdir

2.3 & # 21510 ^ <27>. Beləliklə, qənaət istiqamətində hərəkət edən bir qraviton dalğa uzunluğu təxminən 10 ^ <-5> sm-dən 10 sm-ə qədər genişlənəcəkdir. O vaxtdan bəri kainat vahid dərəcədə az və ya çox genişləndi və detallara varmadan miqyas faktoru təxminən 10 ^ <26> genişləndi. Beləliklə, bu ilkin cazibə qüvvələri təxminən 10 ^ <21> sm-ə qədər genişlənəcəkdir, yəni indi 1000 ilə 10 ^ 9 işıq ili miqyasında bir dalğa uzunluğuna sahibdirlər! Bir dalğa detektoru ilə bir qayda olaraq, bir dalğa yığını istəyirsən və LIGO və LISA bu miqyasda heç bir yerdə deyildir.

Bəs ilkin cazibə qüvvələrini və ya cazibə dalğalarını necə aşkar edə bilərik? Bəziləri haqqında düşünmək üçün dalğa mexanikası haqqında bir az başa düşməliyik. Bundan əlavə, bu dalğalar cazibə dalğaları olduğundan bununla əlaqələndirməliyik.

Eynşteyn sahə tənliyi, zamanın əyriliyini kütlə-enerji paylanmasına bağlayır. Tənlik

G_ metrik tensordur. Bu obyekt, fəza müddətində məsafələr qurmaq üçün istifadə olunur. Yəni məsafə s = g_x ^ ax ^ b və düz boşluq üçün bu

Bu kosmik zaman məsafəsi üçün Pifaqor teoreminin bir formasıdır. R_ Ricci əyriliyi tensorudur və R = R_g ^ Ricci skalar əyriliyi. T_ bütün əyrilik mənbələri, materiya və s.

Ən çox maraqlandığımız cazibə dalğaları zəifdir. Bu, düz fəza metrikinin kiçik bir dəyişikliyə məruz qalması deməkdir. Buna görə g_ = ?_ + h_harda? _ düz boşluq metrikidir və h_ kiçik dəyişiklikdir. Ricci əyriliyini bununla hesablayırıq. Ricci əyriliyi skalerində hər cür qeyri-xətti şərt var. Bu qeyri-xətti şərtlər kvadrat gücü kvadratına görədir. Beləliklə, onları görməməzlikdən gələ bilərik, çünki kiçik bir şeyin kvadratı həqiqətən kiçikdir. Z istiqamətində hərəkət edən bir dalğa üçün Ricci şeyləri olduğu ortaya çıxır

Kiçik üst sətir “tl”, izlənilməyən hissə deməkdir, burada göstərilməyən bir az riyaziyyat manevrinə görə. Qutunun simvolu d'Alembertian. Bütün mənbələri sıfır T_ olaraq təyin etsək = 0 bu təmiz vakuumda hərəkət edən bir təyyarə dalğasıdır. Beləliklə bir az lisenziya fizikası olanlar üçün bu tanış bir şeyə qədər azalır.

Çözüm 4 & # 2154 tensordan alınır və h_ olan şərtlər verən 2 & # 2152 subtensor var. = h_ ++ qütbləşmə və sonra h_ şərtləri olan = h_ bunlar xx polarizasiyalarıdır. Bu, bir qütbləşmə istiqaməti olan elektromaqnit dalğalarından bir gedişdir. Bu səbəbdən bu detektorların iki qolu var. Cazibə dalğası, iki qütbləşmə istiqamətindən qaynaqlanan iki hərəkətə səbəb olur.

Beləliklə, T_-ni yenidən daxil etsək müddət, cazibə dalğalarının necə yaradıldığını və materialla necə qarşılıqlı əlaqədə olduğunu soruşa bilərik. Buradakı təxmini ilə ciddi bir kobud iş olacaq. Bunlar mürəkkəb tənliklərdir və hətta xətti bir vəziyyətdə elektromaqnetizmdə istifadə olunan Liénard-Wiechert potensial tənlikləri birləşdirilmişdir ki, bu da birinci il məzunu səviyyəsində elektromaqnetizm kursunda əhatə olunan bir şeydir. İstifadə edilə bilən çox təxmini bir düstur

burada D kütlə-enerji mənbəyi bölgəsinin fiziki ölçüsüdür və f sürücünün qaynağının şüalanma tezliyi və ya dördbucaqlı salınmasıdır. Bu təxmini düstur əldə edilə bilər. Beləliklə, bir-birindən 10 Schwarzschild radiusundakı bir inspiraldakı iki qara dəlik üçün xətti bir cazibə dalğasının prenspal rejimi az-çox o dalğa uzunluğundadır. Beləliklə, 100 km-lik iki günəş kütləsi olan iki qara dəlik üçün. Əlbəttə ki, subqarmoniklər və daha qısa dalğa uzunluğu olacaqdır. Inspiral baş verdikdə D 20 km-ə qədər azalır. Bu, LIGO tərəfindən aşkar olunan cazibə dalğa fizikasıdır.

Bəs ilk cazibə dalğaları? Ən yaxşı detektor QMİ-dir. İki qütbləşmə h_ <++> və h_ iz buraxacaq QMİ-də radiasiya üzərində polarizasiya. O zaman plazma təxminən (2G / c ^ 4) (Df ^ 2) tərəfindən verilən iki qütbləşmə istiqamətinin izləri ilə ayrıldı, burada D 10 ^ 3-10 ^ 9 işıq ilidir. Bu, QMİ-də 2 qütbləşmə imzası olacaqdır. Qısa dalğa boyu və ya daha yüksək tezlikli şeylər daha böyük bir imzaya sahib olacaq, lakin daha kiçikdir. QMİ 46 milyard işıq ili sahədir. CMB, ümumi 2.1 & # 21510 ^ <21> kvadrat işıq ili sahəsidir və simli yüksək tezlikli qravitonlar bütün 4-ün 5 & # 21510 ^ <-16> olan iz buraxa bilər? steradian bərk göy bucağı. Bu çox kiçikdir. Milyard işıq ili izi 5 & # 21510 ^ <-4> olacaq və əlbətdə bir spektr var. Bu məlumatlar Planck kosmik gəmi məlumatlarında görünə bilər.

Razılaşdım. Onlara ilkin GW-ləri də pulsar zamanlama təhlili ilə tuta bilərsiniz.
Məncə resept budur:
& # 8211 LIGO: supernova, neytron ulduzları
& # 8211 LISA: ilham verən kompakt ikili sənədlər
& # 8211 Pulsar zamanlama analizi: qara dəlik birləşməsi, Big Bang echo
& # 8211 CMB analizi: Big Bang echo

LIGO və LISA qara dəlik birləşmələrindən cazibə dalğaları almalıdırlar. Qara dəlik birləşməsi bir cazibə dalğası üçün mükəmməl bir qaynaqdır. Dalğa uzunluğu 10-100 km arasında olmalıdır. Həm də birləşmə iki qara dəliyin kütləsinin böyük bir hissəsini cazibə dalğalarına çevirir. Kütləsi M bərabər olan iki qara dəlik varsa, onlar R = 2GM / c ^ 2 radiusuna sahibdirlər. Son vəziyyət M ’kütləsinə və R’ = 2GM ’/ c ^ 2-də bir hadisə üfüq radiusuna malikdir. birləşən qara dəliyin hadisə üfüqünün radiusu

sol tərəf birləşmiş qara dəlik üçün, sağ tərəf isə iki başlanğıc qara dəliyin üfüq sahəsidir. Beləliklə, birləşən qara dəliyin son kütləsi M ’& gt sqrt <2> M-dir. Enerji açığı 2M & # 8211 sqrt <2> M = .5858M olur. Beləliklə, ilk iki qara dəlik üçün iki kütlədən M kütlə enerjisinin% 29.3-ü qravitasiya şüalanmasına gedir.

Bu, ADM enerjisi və enerjinin lokalizasiyası və bu kimi məsələlərlə kobud oynayan bir təxmindir, lakin yaxşı bir təxmindir. Bu böyük bir kütlə enerjisidir. Bununla birlikdə, 8? G / c ^ 4 = 2.7 & # 21510 ^ <-48> s ^ 2 / g-cm. 1000km həcmdə 10 ^ <33> g və ya 10 ^ <53> erg enerji ekvivalentlərinin üç günəş kütləsi

təqribən 10 ^ <38> erg / cm ^ 3 * 10 ^ <-48> s ^ 2 / g-cm əyrilik yaradır

10 ^ <17> sm ^ <-2>. Bu, həqiqətən, Yerin cazibə əyriliyinin səthdə təxminən 10 ^ <-28> sm ^ <-2> olduğu böyük bir əyrilikdir. Beləliklə, iki cismi bir-birindən ayıran cazibə qüvvəsi 10 milyard Yer cazibə qüvvəsi olacaqdır. Lakin, 10 ^ 6 işıq ilinə qədər miqyas alsam, bu əyrilik təxminən 10 ^ <-35> sm ^ <-2>, 10 ^ 8 işıq ilində isə 10 ^ <-41> sm ^ <- 2 >. Qravitasiya dalğalarının aşkarlanmasının bu qədər çətin olması qismən də budur. Silahların hərəkət etməsi lazım olan məsafəni təxmin etmək olar və nüvənin radiusuna bərabər məsafədə təxminən 10 ^ <-13> sm & # 8212. Düşünürəm ki, 10 ^ <8> işıq ili LIGO-nun yuxarı həddi ilə əlaqədardır.

Pulsar zamanlama analizi əlbəttə ki, yeni ortaya çıxan bir mövzudur. İkiqat pulsardan keçən bir cazibə dalğası, pulsar vaxtının və orbital dövrünün bir anlıq desinxronizasiyasına səbəb olardı. Ölçməyə çalışmaq üçün həssas bir şeydir. Ancaq 10 ^ 5 ilə 10 ^ 8km arasında olan bir cazibə dalğası üçün bu, onların aşkarlanması üçün yaxşı bir antena uzunluğu olardı.

Cazibə dalğaları və cazibə qüvvələrinin & # 8217; s səyahətin işıq sürətində təsir etməsi mənim üçün ağılları kəsir və əvvəlcə əks-intuitiv görünür. Yəqin ki, hamınız eşitmişsiniz ki, əgər Günəş yoxa çıxsa, Yerlilərin onu həyata keçirməsi üçün 8 dəqiqə vaxt lazımdır (150 milyon Kilometr səyahət etmək üçün vaxt lazımdır).Bununla birlikdə, yer kürəsi dərhal eliptik orbitindən (bucaq təcilini qorumaq üçün günəş olmadan) çıxacaqmı, yoxsa orbitə reaksiya vermədən və ya dəyişdirmədən əvvəl 8 dəqiqə gözləyərdi? Düşüncə təcrübəsinin bu hissəsi həqiqətən mənim üçün əks-intuitiv görünür & # 8230; Amma həqiqətən Eynşteynin haqlı olduğu sanki davam etdi və ən azından bu günə qədər ən yaxşı (mənim anlayışımla) təsdiqləməyimiz baxımından & # 8211
http://www.csa.com/discoveryguides/gravity/overview.php#n2

Sitat gətirmək və damıtmaq & # 8211
& # 8220 & # 8230Professor Kopeikin, Einşteyn nəzəriyyəsinin cazibəni elektromaqnit şüalanma ilə bənzər bir şəkildə yenidən qurula biləcəyini başa düşdü və 1999-cu ildə o zaman Almaniyanın Jena Universitetində olan Kopeikin çox vacib bir irəliləyiş etdi. Dünya fiziklərini təəccübləndirdi ki, bu tənliklərin dəqiq bir həllini tapdı. & # 8230
Bir sözlə, bu, elektromaqnit dalğalarını birbaşa aşkarlamadan, hərəkətli bir yükün elektrik və maqnit sahəsinin ölçmələrindən işığın sürətini hesablamaq mümkün olduğu deməkdir. Eyni şəkildə, Kopeikin & # 8217; s ümumi nisbiliyin yenidən işlənməsi, hərəkət edən bir cismin yaratdığı cazibə sahəsini bədənin kütləsi, sürəti və cazibə sürəti baxımından ifadə edir. Bu məlumatlar cazibə sürətini işləmək üçün istifadə edilə bilər. Bu məlumatları əldə etmək asan deyil. Aşkar bir yanaşma, & # 8220gravitational lensing & # 8221 istifadə etməkdir. Bu, şüalar kütləvi bir cismin cazibə sahəsindən keçərkən Yerə gedən yolda işığı tərpədildiyi zaman meydana gələn uzaq bir səma cisminin mövqeyindəki aydın (lakin faktiki olmayan) dəyişiklikdir. Əgər o cism hərəkət edirsə, lens effektinin ölçülməsi bizə lazım olan məlumatları verməlidir.
[Yuxarıdakı məqalədən sitat sona çatdı]

Hər hansı bir kütləvi hissəcik və ya sahə işıq sürəti ilə hərəkət edir. Xüsusi nisbilik, məkandakı məsafənin (məkan üstəgəl vaxt) olduğunu göstərir

Bu, Pifaqor teoreminin bir formasıdır. İndi y = z = 0 təyin edərək bunu 2 ölçülü hala endirək. Sonra s ^ 2 = (ct) ^ 2 - x ^ 2. İndi hərəkət edən hissəcik üçün x = vt olarsa, s ^ ​​2 = (c ^ 2 - v ^ 2) t ^ 2. İndi müşahidə edə biləcəyiniz bir sıra şeylər var. Bunu s ^ 2 = c ^ 2 (1 - (v / c) ^ 2) t ^ 2 kimi yazmaq olar, burada gamma faktorunu tanıya bilərsən? = 1 / sqrt (1 - (v / c) ^ 2). Həm də hissəcik işığın sürətini s = 0. məsafəni qət edirsə, fizikanın biri fəzada və ya fəzada, digəri təcil məkanında bir növ ikili təsvirə malikdir. Dalğa mexanikasında bu, Fourier çevrilməsinə bağlıdır. Nisbilikdə təcil məkanı təcil-enerji məkanıdır. İmpuls enerji məkanında eyni məsafə ölçüsüdür

kütləsi m, impuls p və enerjisi olan bir hissəcik üçün E. kütləsiz hissəcik m = 0, işığın sürətində hərəkət edən bir hissəcikin impuls-enerji vəziyyətidir.

Bununla əlaqəli dalğa tənliyi var. Enerji ilə zaman arasındakı ikilik və impuls və məkan arasındakı ikilik bunu m = 0 olduqda işıq sürətində hərəkət edən dalğa sahəsi üçün dalğa tənliyinə çevirir. Fotonlar kütləsizdir və dalğa tənliyi elektromaqnit sahəsi üçün Maksvell tənlikləri ilə əldə edilə bilər. . Ümumi nisbilikdən cazibə dalğa tənliyi də oxşar şəkildə əldə edilə bilər.

Cazibə dalğaları və ya bəlkə də daha uyğun nomenklaturalı cazibə şüalanması nədir, ilk dəfə 1930-cu illərdə ortaya çıxdı. Onlar barəsində kifayət qədər mübahisələr var idi. Ümumi nisbilik tədqiqatları dünyada baş verən müxtəlif hadisələr səbəbiylə təxminən 1939-49-cu illər arasında hərəkətsiz vəziyyətə gəldi. 1950-ci illərdə Feynman cazibə dalğasının enerjini ötürə biləcəyini və bu səbəbdən fiziki cəhətdən real olduğunu göstərmək üçün sadə bir arqument istifadə etdi. Cazibə dalğaları üçün həll sahəsi 1960-cı illərdə Petrov tərəfindən tapıldı, Penrose və Pirani tərəfindən bəzi işlər, Weyl əyriliyi üzərində özünəməxsus bir sistem tərəfindən təyin olunan bir həll növüdür. Bu, ümumi nisbilik baxımından olduqca inkişaf etmiş bir şeydir, buna görə müzakirəni bu səviyyədə tərk edəcəyəm. N tipi deyilən həll növünün hamısı degenerasiya edilmiş və ya bərabər olan 4 Killing vektoruna malikdir. Son zamanlarda cazibə dalğa həlləri ümumi nisbi nisbətdə bir güc seriyasına görə işlənmişdir. Bu seriyadakı şərtlər 1 / c-də bir genişlənmədir, burada 1 / c ^ 4-ə qədər Eynşteyn sahə tənlikləri xətti cazibə dalğaları verir. Bu maraq, LIGO və digər dedektorların nə tapa biləcəyini anlamaq idi. Kip Thorne bunu olduqca incə bir sənət halına gətirdi.

& # 8221, hərəkətli bir yükün elektrik və maqnit sahəsinin ölçmələrindən işığın sürətini hesablamaq mümkündür & # 8221

Düşünürəm ki, James Clarke Maxwell bunu 19-cu əsrin sonunda başa düşdü.

Aydındır ki, Yer eyni anda nisbi trayektoriyanı dəyişəcək (Günəşin itdiyi) məlumat gəldi və fiziki təsir və məlumat eyni sürətlə (yəni işıqla) hərəkət edəcəyi üçün gəldi & # 8211. Orada əsl sirr yoxdur.

Düşüncə təcrübəsinin & # 8216fiziki effekti, bir növ cazibə dalğasıdır, çünki Günəş kütləsi tərəfindən yaradılan məkan-zaman əyriliyi, Günəş birdən yoxa çıxsa tədricən düzələcəkdi.

Bu çox zəhmlidir. Bu, kainat haqqında anlayışımızı dəyişdirəcəkdir. http://www.iamomach.com

Cazibə dalğalarının aşkarlanması, Big Surdakı sörfdə dayanmaq və Sakit Okeanda əsən bir öpüşü dinləmək kimi bir şey kimi təsvir edilmişdir. & # 8221

Bu cür fenomenləri birbaşa müşahidə etmək Einstein & 1921 Ümumi Nisbilik proqnozuna cavab verəcək və bir fizik tərəfindən təsvir olunan simli və digər universal nəzəriyyələri bir qədər uyğunlaşdıracaq: & # 8220Kainatdakı ən böyük hadisələr. & # 8221

Büdcə məhdudiyyətlərinə baxmayaraq, ESA lazer inferometri kosmik antenası (LISA) üçün missiya konsepsiyalarını nəzərdən keçirməyə davam edir.

Hələ də cazibə dalğaları ilə atmosferin cazibə dalğaları arasında bir problem var, bunlar eyni şeydir? Atmosfer Qravitasiya dalğaları buludlarda görünə bilər, bəlkə bir nano və ya piko peyk sürüsü aşkar edə bilər.

Bunlar cazibə dalğalarıdır və cazibə dalğaları deyil. Bütün fərqli top oyunu. Buraya baxın:
http://en.wikipedia.org/wiki/Gravity_wave#Atmosphere_dynamics_on_Earth

Cazibə dalğalarının sərin bir şəkildə aşkarlanması üçün sunami atmosferi ionosferə itələyərək hava parıltısına səbəb olur. * Qeyd edək ki, müəllifin izahatına görə digər hadisələrdən də ola bilər.

Adi okean dalğaları cazibə dalğalarının atmosferə yayılmasına səbəb olur, lakin hərəkətləri təsadüfi olduğu üçün bu atmosfer pozğunluqları dağıdıcı və əslində yox olur. Jonathan Makela mənə dedi ki, yalnız hövzə boyu dalğaların bir okeanın o tayında bir addımla addımlayaraq bir addım atması ilə nəticələnən atmosfer çəkisi dalğaları konstruktiv şəkildə müdaxilə edir və bu səbəbdən ionosferə qədər yayılmağa qadirdir. & # 8221

—————
* Əlbətdə hansı təsirin sunami erkən xəbərdarlıq sistemlərinə əlavə edildiyi düşünülür. Xilasetmə peykləri!

Görünən zolaqda müşahidə olunan cazibə obyektivi təsiri kimi, aşkarlamaq üçün intensivliyini artıra biləcək hər hansı bir cazibə dalğasına fokuslanan hadisələr barədə nə demək olar?

Yer cazibə dalğaları ilə fokuslanmanın artırılması mənim və bir neçə digər fizikin ciddi düşündüyü bir şeydir. Filamentlər və domen divarları barədə SDSS məlumatlarına baxa bilərsiniz

Bu liflərin görünüşü kostikləri və ya nisbi maddənin ilk kainatdakı fokuslanmasını təmsil edə bilər. E & gt & gt mc ^ 2 böyük bir enerji ilə hərəkət edən kütləvi bir hissəcik kütləsiz bir hissəciyə yaxınlaşır və ya fotona bənzəyir. Filamentlərin və domen divarının bu görünüşü, üzgüçülük hovuzunun altındakı fokuslanmış işıq və ya kostiklərin görünüşünə olduqca bənzəyir. Səthdəki su dalğaları və dalğaları üfüqi tərəfdən kənara çıxan və linzaların rolunu oynayan səthlər qurur. Su səthindəki bu dalğalar bir növ cazibə dalğalarının paylanması modelidir və işıq, ilk kainatdakı şüalanma və ultra-nisbi hissəciklərdir.

Problem optik xaosu əhatə edir və bəzi hesablamalara görə ümumi nisbilik xaosu gücləndirəcək. Bu, daha kiçik bir peyklə ümumi nisbi təsirlər olduğu təqdirdə, daha böyük bir ikinci peyk səbəbiylə əsas cazibə cisminə yaxın olan kiçik bir peykin xaotik sürüşməsinin artdığı planetlərin (peyklərin) dinamik sistemləri üçün işləyir. Bu, cazibə səpələnmə mənbələrinin təsadüfi paylanmasından kənarlaşan elektromaqnit dalğalarının optikaya keçir. Bu cür mənbələr cazibə dalğaları ola bilər.

İndi bunu aşağıda Terry G tərəfindən başqa bir yazıya aparacağam. Bu, təbii bir qırılma nöqtəsidir və bu, qravitonun kütlə ola biləcəyi məsələsinə gətirib çıxarır.

Mənim cazibəmdə elektromaqnit şüalanmaya bənzər bir şey yoxdur.
Heç bir şəkildə şüalanmır və həcmi kütləni əhatə edən bir stres sahəsi kimi özünü göstərir.
Kiçik həcmdə daha böyük kütlə daha çox stresə (cazibə) bərabərdir.
Yayıla bilən yeganə xüsusiyyət, stresin böyüklüyündə bir dəyişiklikdir.

Yerli cisimlərin (günəşin və yerin) söndürmə təsiri barədə heç bir fikrimiz yoxdur və əslində bunun yayılma sürəti barədə bir fikrimiz də yoxdur. Keçən bir cazibə dalğası, aşkar edən alətin kütləsini və içərisində olan boşluq həcmini narahat edəcəkdir. Beləliklə ovuşdurun!

LC et hamısının tənliklərini təqib edə bilsəydim və bütün bu ascii məhdudiyyətlərini sansa göndərməyin daha zərif bir üsulu var idi. Bravo.

Bu, çox axmaq bir sual ola bilər, ona görə lütfən mənə asanlıqla gedin. Elektromaqnit dalğaları kimi cazibə işığın sürətində də hərəkət edərsə, hərəkət edən bir cazibə quyusuna tətbiq olunan qırmızı və ya mavi sürüşməyə bənzər bir mexanizm varmı?

Bu ədalətli bir sual John. Bir neçə sual verdikdən sonra cavabın yolu aydın ola bilər.

& # 8216gravity dalğaları verən bir cazibə quyusu, EM dalğaları ilə müqayisə olunarsa aşağıdakılara sahib olardı.

Cazibə şüalanmasının tezliyi nə qədərdir və məsələn, tam spektrdə alətlərimizi kalibrləmək üçün bəzi mənbələr tapırıq.

Cazibə şüalanmasının intensivliyi nə qədərdir və nə qədərdir. Bu ölçüləri aparmaq üçün istifadə etdiyimiz hər hansı bir sistemin histerizisi nədir.

Hansı obyektin izdihamlı oyunçu sahəsindən şüa yaydığını necə anlayırıq, bəziləri geri çəkilərkən digərlərinə yaxınlaşa bilər.

Başqa bir düşüncə & & # 8216gravity light & # 8217ve & # 8217wave & # 8217wave & # 8217gravity light & # 8217 will will use how we will use & # 8216gravity light & # 8217, will use how & # 8217;

Özüm, cazibə radiasiyasını parçaladığım üçün, geeks və izometriklər haqqında bir çox şouda istifadə olunan cazibə inversiyası çubuğuna səs verirəm. Bir mütəxəssis tərəfindən qalıcı bir şəkildə quraşdırılmadan əhəmiyyətli dərəcədə ağırlığı dəstəkləyir, getdiyiniz hər yerdə özünüzlə götürə bilərsiniz və evdən onsuz ayrılmırsınız; nəhayət, salonda havalı görünür, çəkmələri bir dirəyə asılır. qapının yanında və bu vacibdir, elədir?

İndi sonuncusu əlbəttə ki, biraz əyləncəlidir, amma tapmaq istədiyimiz & # 8216gravrad & # 8217 (bir söz deyim) növləri üçün çox uzun əsaslarla işləmək üçün daha çox pula, vaxta və bacarıqlara ehtiyacımız var. LC-nin dediyi kimi, 1/4 dalğa uzunluğu məqsədlərimiz üçün daha yaxşıdır və daha çox qabiliyyətimiz daxilindədir.

Cavab bəli. Ədalətli bir sualdır və lal deyil Əslində cazibə dalğalarının çox zəif və mahiyyətcə xətti olduğunu görə bilərsiniz. Fotonlar kimi davranırlar. Deməli, Doppler növbəsi, elektromaqnit dalğaları və ya işığın olduğu kimi cazibə dalğaları ilə işləyir.

Kömək üçün təşəkkür edirəm, cavablarınızı oxuduqdan sonra sualımı yenidən düşünməli olduğumu düşünürəm ki, ciddi şəkildə danışmağın yalnız riyazi tənliklə ifadə edilə biləcəyi bir şey soruşduğumu başa düşürəm.



836 patronumuza qoşulun! Bu saytda reklam görməyin, videolarımıza erkən baxın, xüsusi bonus materialı və daha çox şey. Patreon.com/universetoday saytında bizə qoşulun


Gözləyən oyun

Lasky et al. aLIGO-nun kompakt ikili birləşmələrdən GW-lərdə yaddaşın təsirini aşkarlaya biləcəyini proqnozlaşdırmaq məqsədi daşıyır. Tək bir hadisə üçün bu təsirin aşkarlanması mümkünsüz olacaq. GW150914 kimi bir hadisəni nümunə olaraq aligo & # 8217s dizayn həssaslığında yaddaş komponenti optimal olaraq 0.42 siqnal-səs-küy nisbətini (S / N) təmin edərdi, halbuki təxminən 3 olan S / N lazım olan mütləq minimum olardı. bəlkə də bir təsbit tələb etmək. Bunun əvəzinə, hər hadisə ilə əlaqədar olaraq gərginlikdəki bu xətti dəyişikliyi aşkarlanana qədər quraraq çox uzun müddət gözləyə bilərikmi? Tamamilə deyil, çünki hər bir hadisə eyni dərəcədə qalıcı bir uzanma və ya sıxılma səbəb ola bilər və ortalama olaraq ləğv ediləcəkdir.

Lasky et al. Strategiyası. götürmək bir çox yaddaş siqnalının aşağı S / N qatqısını təsirli şəkildə & # 8220 yığmaq və # 8221 etməkdir. Bu yanaşma ilə hər bir fərdi aşkarlama üçün yaddaşın işarəsini bilmək lazımdır (qalıcı bir uzanmaya və ya kiçilməyə səbəb olub), beləliklə yaddaşın hər hadisə üçün təsiri ardıcıl olaraq artacaqdır. Yuxarıdakı son güllə nöqtəsində qeyd edildiyi kimi, bu, yaddaşın S / N-nin qurulmasının dəqiq ölçülmüş qütbləşmə bucağına sahib GW hadisələrini tələb etməsi deməkdir.

GW150914 kimi hadisələrin sayı ilə GW yaddaş S / N yığılması. Mavi xətt və kölgəli bölgə bütün hadisələr daxil edildiyi təqdirdə orta və səhvləri, yalnız ölçülə bilən qütbləşmə bucağı olan hadisələr (və bu səbəblə yaddaş müddətinin işarəsi) daxil edildiyi təqdirdə qırmızı xətt və kölgəli bölgə orta və səhvləri təmsil edir. Kesik və möhkəm xətt sırasıyla 3 və 5-in bir S / N-ni təmsil edir. Bu gün & # 8217s sənədində rəqəm 3-dən uyğunlaşdırılıb.

Bütün birləşmələrin eyni S / N-yə (yəni hər bir hadisənin GW150914-ə bənzər) bərabər olduğu sərhəddə, müəlliflər yaddaş töhfəsi tərəzilərinin ümumi S / N-ni hadisələr sayının kvadrat kökü kimi interferometrlərin sayından çox olduğunu ( hal-hazırda, aLIGO, Hanford, WA və Livingston LA-da iki interferometrdən ibarətdir). Yuxarıdakı rəqəm aşkarlanan hadisələrin sayı ilə yaddaşın S / N yığılmasını göstərir. Lasky et al. hadisələrin məcmu yaddaşının aşkar edilə bilən bir S / N-ə çatacağını tapın

35 GW150914 kimi hadisə. ALIGO kəşf sənədinin nominal dəyəri götürülməsi və GW150914 kimi bir hadisənin hər 16 gündə bir baş verdiyini qəbul etmək, bu GW yaddaşının dizayn həssaslığı ilə işləyən yalnız 1,5 illik ALIGO-dan sonra aşkar ediləcəyini göstərəcəkdir!

Nə düşündüyünüzü bilirəm. Yay küncündədir və bir çoxları hələ də əlavə tətil çəkisini atmağa və bədənlərini çimərlik üçün hazır vəziyyətə gətirməyə çalışırlar. Niyə özümüzü P90X və kale smoothies ilə əlaqələndirmədən daha incə görünmək üçün cazibə dalğa yaddaşından istifadə etmirik? Pis xəbər: GW150914 yaddaşından mədənin daimi azalması ilə mədəmizi düzəltmək üçün özümüzü düzgün bir şəkildə yönəltsək də, bədənimiz yalnız 10 ^ -23 metr azalacaq, diametrindən 100 milyon dəfə kiçik bir proton. Üstəlik, kainatdakı ən yaxşı hökmdarınız olsa belə, hökmdarınız da kiçilirdi. Buna görə indi gecə televiziyalarında cazibə dalğa yaddaşından istifadə edərək sürətli kilo itkisi haqqında bir şey eşitmisinizsə, daha yaxşı biləcəksiniz.


Qısa müddət ərzində yeni bir Cazibə dalğası növü görünə bilər, Yeni Kağız iddia edir

Qravitasiya dalğalarının nə qədər dəli olduğu kifayət qədər vurğulana bilməz. Bu son dərəcə şiddətli hadisələr bir çox işıq ili məsafədə baş verir və sözün əsl mənasında məkanın və zamanın şəklini dəyişdirdiyindən, meydana gətirdiyi dalğalar Yer üzündə aşkar edilə bilər. Lakin cazibə dalğa astronomiyası yalnız başlanğıc mərhələsindədir və hələ müşahidə olunmayan qəribə şeylər var.

Bu günə qədər tədqiqatçılar yalnız toqquşan qara deşiklərdən və toqquşan ulduzlardan gələn cazibə dalğalarını gördülər - dedektorlarının qurduğu şey budur. Ancaq yeni araşdırmalar göstərir ki, yaxın on il ərzində elm adamları yeni bir cazibə dalğasını bir pulsar zamanlama seriyası və ya PTA adlanan fərqli bir vasitə ilə görə biləcəklər. Bu dalğalar, bir-birinin ardınca rəqs edən və məsafədə ayaq basan nəhənglər kimi Günəşimizin kütlələrindən milyonlarla dəfə, hətta milyonlarla qat qara dəlik cütlərindən qaynaqlanırdı.

Eşitdiyiniz başlıq yaradan cazibə dalğası hadisələrinin hamısını LIGO və Qız bürcləri tapdı, lazer işığının bölünüb bir araya gətirildiyi bir neçə mil uzunluğundakı yeraltı tunellər. Bir cazibə dalğası, bölünmüş şüalardan birini titrəyir və digər şüaya müdaxilə edir və bir detektorda dalğa şəkli görünür. Ancaq bu detektorlar saniyədə ən azı 10 dəfə baş verən yırtıqları görə bilirlər - qalaktikaların mərkəzində bir cüt orbital supermassive qara dəliklərlə birləşməsi kimi şeylərin yaratdığı daha az olanlardan immunitetlidirlər.

Bu xüsusi qara dəlikləri tapmaq üçün açar pulsar zamanlama massivləri (PTA) adlanan fərqli bir təcrübə olacaqdır. Bu təcrübələr, mənzillər kimi yerlərə şüa göndərən işıq mənbələri olan pulsarların vaxtını ölçür, Flatiron İnstitutundan astrofizik Chiara Mingarelli, bir blog yazısında belə izah etdi. Elmi Amerika:

PTA-lar qravitasiya dalğalarını axtarmaq üçün milisaniyəli pulsarlardan gələn radio impulslarının müntəzəm gəliş vaxtlarından faydalanırlar. İki supermassive qara dəlik bir-birinə qovuşduqda birləşmələr kainatı aşağı tezlikli dalğalarda yuyur, uzay vaxtının toxumasını uzadır və əzir. Pulsarlar və Yer dalğalar keçərkən yuxarı və aşağı dalğalanaraq, dalğalı bir uzay vaxtı dənizinin səthindəki şamandıralar kimi davranırlar. Bu, Yer üzündə diqqətlə dizayn edilmiş təcrübələrdə aşkar edilə bilən pulsar nəbzlərinin vaxtında dəyişikliklərə səbəb olur.

Ancaq Mingarelli'nin dünən nəşr olunan modeli Təbiət Astronomiyası, neçə və hətta proqnozlaşdırmaq üçün real məlumatlardan istifadə etdi hansı qalaktikalar bu dalğaları yayacaqdı. Gizmodo-ya söyləmişdi: "Əvvəllər hər biri sizə hansı qalaktikalara xüsusi baxacağınızı söyləyə bilməyən simulyasiyalardan istifadə edirdi". "Ancaq nəzəri qalaktika birləşmə sürəti ilə işləyən texnikalarımdan istifadə edərək göydəki qalaktikaları göstərə və" o birini "deyə bilərik." Bu vəziyyətdə ən çox birləşmə Sombrero Galaxy M104'dür. Çünki bu ikili sənədlər olsaydı, bir-birlərini daha uzun müddət dövr edərdilər və buna görə də onları görmə ehtimalı daha yüksək olardı.

Nəticə etibarilə, belə bir cazibə dalğasının kəşfi tədqiqatçıların səs-küydəki siqnalı tapmaqla ətraf mühitin səs-küyünü nə qədər yaxşı təcrid edə biləcəyindən asılı olacaqdır. Mingarelli, Kainat qanunlarının bu qalaktika birləşmə nisbətlərini necə təsir etdiyini yaxşılaşdırmaq üçün modeli düzəltmək istəyir, çünki bu dalğaları tapmaq doğru qalaktikanı tapmağa əsaslanır.


LIGO Qravitasiya-Dalğa Şayiəsi haqqında. . .

Müəllif: Shannon Hall 13 yanvar 2016 10

Bu kimi məqalələri gələnlər qutunuza göndərin

Fizika və astronomiya dünyası hər şeyə uyğundur: LIGO ilk qara dəlik birləşməsini eşitdi? Yaxşı, o qədər də sürətli deyil.

LIGO, biri Hanford, Washington (burada göstərilmişdir), biri də Louisiana, Livingstonda yerləşən iki L şəkilli interferometrdən ibarətdir. Hər L-nin hər qolu 4 mil uzunluqdadır. Lazerlər hər qolun uzunluğunda bir protonun diametrinin mində biri qədər kiçik dəyişikliklərə baxırlar.Qravitasiya dalğalarının keçməsi məkan zamanını bu qədər təhrif edə bilər. LIGO Laboratoriyası

Sosial mediada yeni yüksəldilmiş LIGO, Advanced Laser Interferometer Qravitasiya-Dalğa Rəsədxanası və ya aLIGO-nun nəhayət iki ulduz kütləsindəki qara dəliklərin cazibə dalğa imzasını bir-birinə büküldüyünü və birləşdiyini gördüyü barədə şayiələr dolaşır. Sentyabr ayından bəri iki belə hadisə ola bilər. Yoxsa yox.

Belə bir müşahidə Einşteynin ümumi nisbilik nəzəriyyəsinin ən çətin tutulan proqnozlarından birini təsdiqləyəcək və eyni zamanda yeni bir kosmik müşahidə sahəsi açacaq: cazibə-dalğa astronomiyası.

Rəssamın 2 ölçülü bir təbəqəyə daxil edilmiş qara dəliklərin ətrafında dolanaraq yaratdığı cazibə dalğaları konsepsiyası.
K. Thorne (Caltech) / T. Carnahan (NASA GSFC)

Birincisi, arxa plan: Ümumi nisbiliyə görə, istənilən sürətlənən kütlə, uzay vaxtının özündə zəif dalğalar əmələ gətirməlidir. Ancaq bunların əhəmiyyətli bir hissəsini buraxmaq üçün olduqca sürətlə sürətlənən nəhəng, sıx kütlələr lazımdır. Neytron ulduzları və ya qara dəliklər bir-birinə bükülərək birləşir və LIGO bu hadisələri nəzərə alaraq qurulur.

Cazibə dalğaları keçdikdə, vaxtı və məsafəni gərginləşdirir və sıxır. Ancaq kainat boyunca milyonlarla işıq ili səyahət etdikdən sonra son dərəcə zəif olardılar. Tipik gözlənilən siqnal gücü Yerdən Günəşə olan məsafəni, məsələn, bir hidrogen atomunun eni ilə uzadıb sıxacaqdı. Yenə də o zəif təsir, LIGO’nun 4 kilometr uzunluğundakı vakuum boruları boyunca irəliləyən lazer şüaları tərəfindən aşkar edilə bilər. Birinci olardı birbaşa cazibə şüalanmasının aşkarlanması. (Artıq bunun dolayı təsiri ilə mövcud olduğunu bilirik ki, orbital enerjini yaxın neytron ulduzlu ikili binalardan uzaqlaşdırın.) Yəqin ki, ilk birbaşa müşahidəni Nobel mükafatı gözləyir. Heç olmasa.

Louisiana, Livingston'daki LIGO silahlarından biri üçün tunel. Təxminən 2000 mil məsafədə iki vahidin olması əsas səhv yoxlanmasını təmin edir və hər hansı bir cazibə dalğasının gələn istiqamətini tapmaq üçün üçbucağa kömək edəcəkdir. İtaliyada VIRGO adlı üçüncü bir detektorun şəbəkəyə qoşulması planlaşdırılır. LIGO Laboratoriyası.

Astronom Takamitsu Tanaka (Stony Brook Universiteti) belə bir bacarıq "kainatı görmə yolumuza yeni bir pəncərə açacaq" deyir. Məsələn, qamma-şüa partlayışlarını götürün. Bunlar, bəzi hallarda bir-birinə fırlanan və birləşən bir cüt neytron ulduzundan və digər hallarda ölməkdə olan bir ulduzun neytron ulduzunun saniyəlik hissəsinin pozulmasından qaynaqlandığı ehtimal olunan sürətli, inanılmaz dərəcədə güclü partlayışlardır. özək kimi. Hər iki fəlakət, kainatın hər tərəfinə aşkarlanan cazibə dalğalarını göndərəcək qədər şiddətli olmalıdır. "Bu cür hadisələri cazibə dalğası və adi teleskoplardan [hər ikisindən] görə bilsəydik, fizika və bu hadisələrdə nələrin baş verdiyini daha çox şey öyrənə bilərik" deyir Tanaka.

Hələ də söz-söhbətlər sadəcə şayiələr olaraq qalır. Və həqiqətən LİQO insanlarını narahat edirlər.

Qravitasiya pıçıltıları

Dedikodular, yüksəldilmiş ALIGO-nun sentyabr ayında başlamasından bir həftə sonra fizika dairələrində yayılmağa başladı. Kosmoloq Lawrence Krauss (Arizona Dövlət Universiteti) 25 sentyabrda onlar haqqında tweet yazarkən söz-söhbətlər fizika dairələrindən qaçdı: “LIGO detektorundakı cazibə dalğasının aşkarlanması şayiəsi. Doğrudursa inanılmaz. Sağ qalacağı təqdirdə detalları yerləşdirəcək. ” Bu yaxınlarda o, hekayənin ləğv olunacağına 60% əmin olduğunu bildirdi. Dünən LIGO elmi əməkdaşlığının 900-dən çox üzvündən biri olmadığını və orada heç kimin təmsil etmədiyini də diqqətə çatdırdı.

Sosial mediada da yayılan şayiələrə spekulyasiya edən Steinn Sigurdsson (Pensilvaniya Dövlət Universiteti) “Nə baş verdiyinə dair heç bir daxili məlumatım yoxdur. Hekayələr eşidirəm, nəticə çıxara bilərəm, fəaliyyətdə nümunələr görə bilərəm. Artıq bir neçə aydır ki, ardıcıl bir pıçıltı var ki, [aLIGO] işə saldıqdan sonra bir şey gördü. ”

Tədqiqatçılar 2014-cü ildə Livingston-da bir LIGO detektoru üzərində işləyirlər. Michael Fyffe / LIGO

Bu fısıltılar, daha çox tantalizing ipuçlarından sonra canlı bir mübahisəyə çevrildi. Əvvəlcə, Sigurdsson, bu həftə arXiv preprint serverində maraqla spesifik olan bir çox sənədlərə işarə etdi. Astronomlar, Sigurdsson deyir ki, “qara dəlik ikili formaları qurmağın yolları üçün bir qədər fərqli ssenarilər yerləşdirmişdiniz, bunların hamısı təsadüfən demək olar ki, eyni yekun konfiqurasiyanı proqnozlaşdırırdı və dedi ki, modelimiz bu çox spesifik bir şeyin olacağını proqnozlaşdırdı. LIGO-nun gördüyü ən böyük şey. '' Və Sigurdsson bunu fərq edən tək deyil. Derek Fox (Pensilvaniya Dövlət Universiteti) bir məqaləyə işarə etdi, məsələn “bu, havadan çıxmaq üçün olduqca spesifik bir GW [cazibə dalğası] ssenarisi kimi görünür?” Tweet yazaraq.

Qollar iclası. İşıq boruları və uclarındakı avadanlıq (burada görünən) olduqca yüksək bir vakuumda saxlanılır. LIGO Laboratoriyası.

Ancaq yenə də Krauss, Sigurdsson və Tanaka imtiyazlı məlumata sahib olmadığını iddia edirlər. "Pentaqonda pizza tədarükünü izləməyə bərabərdir" deyir Sigurdsson. Vaşinqton müxbirlərinin, Ağ Evə təslim edilən gecə pizzalarının sayına görə böyük hadisələrin ortaya çıxmaq istədiyi zaman aşkarladığı açıq mənbəli kəşfiyyat texnikasını nəzərdə tutur. "Eyni oyunu fiziklərlə oynaya bilərsən" deyir. (Təəssüf ki, LIGO-nun Domino-nun çoxluğunu sifariş etməsi barədə heç bir məlumat verilməyib.)

İkincisi, kiçik bir cəmiyyətdir. Beləliklə, təsadüfən LIGO-ya üzv olan bir neçə iş birliyi yeni üst-üstə düşən öhdəliklər üzündən gələcək konfransdan kənarda qaldıqda, bu diqqətdən kənarda qalmır. Bənzər bir nümunə fiziklərin Higgs bozonunu kəşf etdiyini elan etməzdən əvvəl səsləndi. Ləğv edilmiş tarixlərə əsasən, Sigurdsson komandadan bir elanın 11 Fevralda gələcəyini ehtimal edir.

Sözügedən aşkarlamanın təfərrüatları bazar ertəsinə qədər nəzəri fizik Luboš Motlun bloqunda şayiələrin son versiyasını yayımladığı vaxta qədər açıq şəkildə açıqlanmadı: aLIGO-nun hər biri 10 və ya daha çox günəşlə toqquşan iki qara dəliyin yaratdığı dalğaları aldı. kütlələr. Həm də ona dediklərini söylədi iki hadisələr təsbit edildi.

Sükut üçün səbəb

LIGO xalqının bir şeyin olmasını təsdiqləmək və ya inkar etməkdən imtina etməsinin yaxşı bir səbəbi var. Elm adamları dünyaya müsbət və ya mənfi olmasından asılı olmayaraq böyük bir tapıntı elan etmədən əvvəl işləri düzəltmək istəyirlər. LIGO-nun məlumat təhlili tapşırığı yalnız geniş və potensial gotçalarla doludur və ən çox ehtimal olunan cazibə dalğa təsbitləri səs-küyün altına basdırılacaqdır. Təcrübə, bir-birinə 4 km məsafədə yansıtılmış metal bloklar arasındakı məsafədə, bir protonun diametrinin təxminən mində biri olan 10-22 arasında bir hissəsi qədər yüngül dəyişikliklər axtarır. Başqa sözlə, 10 25-də 1 hissənin ölçülməsindəki dəyişikliklər. Bəlkə nə səhv edə bilər?

Astronomiya və fizikada hər kəsin düşüncəsində təzə bir şey, 2014-cü ildə möhtəşəm bir şəkildə partlayan bir elan fiyaskosudur. Harvard mərkəzli BICEP2 əməkdaşlığının astronomları, dolu bir mətbuat konfransında, böyük ehtimalla ilkin cazibə qüvvələrini kəşf etdiklərini dünya mediasına elan etdilər. Böyük Partlayışın ilk anlarından dalğalar. Siqnal gözlənilmədən güclü oldu. Böyük Partlayışın necə baş verdiyinə dair inflyasiya-kainat nəzəriyyəsi üçün çox axtarılan, taclandırılmış bir dəlil olardı. Daha sonra onların işləri tam rəy araşdırmasından keçmədi. Kəşf sözün əsl mənasında toza çevrildi - çox ictimai bir qarışıqlıq və bir çox tənqid. Çoxları təkrarlanmaqdan qorxur.

İndiki həyəcan asanlıqla yalançı bir siqnal ola bilər. LIGO-nun ümidverici bir siqnalı olsa belə, bir qazma kimi əkilmiş yalan bir test siqnalı ola bilər. Daha əvvəl, 2010-cu ildə LİGO-nun son yeniləmədən əvvəl sona çatması ilə edilmişdi. LIGO komandasının üç üzvü güzgü bloklarını yalnız lazımi izlərlə doğru şəkildə hərəkət etdirmək səlahiyyətinə malikdir. Yalnız həqiqəti bilirlər və test protokolu, iş birliyi təhlilini başa vurana və bir məqalə dərc edib mətbuat konfransı keçirməyə hazır olana qədər əkilmiş bir siqnal aşkar etməmələridir. Buna bənzər “kor testlər” bütün elm sahələrində qızıl standartdır.

Beləliklə, yalnız topuqlarımızı sərinlətməliyik. Ancaq yəqin ki, uzun müddət deyil - illər yox, həftələr və ya aylar məsələsi.

"Proses üçün vacibdir"

Erkən bir “kəşf” in sərbəstləşməsi, sonra inkar edilməsi və ya geri çəkilməsi, cəmiyyətin alimlərə - ümumiyyətlə elmi prosesə olan inamını azalda bilər. “İqlim dəyişikliyi ilə bağlı davam edən“ mübahisələr ”bizi dəfələrlə göstərdiyindən, elm və ictimaiyyətə gəldikdə çılğın bir dövrdə yaşayırıq” deyə astronom Adam Frank (Rochester Universiteti) BİCEP2 fiyaskosundakı NPR blogunda yazdı. 2014. “Kaş ki, belə bir möhtəşəm bir açıqlama vermədən əvvəl adi elmi prosesin gedişatına icazə versəydilər. Olsaydı, ehtimal ki, belə bir elanın təmin edilməməsi - heç olmasa hələ - heç olmasa - və hamımızın vəziyyətimiz daha yaxşı olardı. ”

Siqurdsson isə bununla razılaşmır. BICEP2 komandası nəticələrini açıqladıqda, Cosmology 101 sinifində bunu nümunə olaraq istifadə etdi və şagirdləri orta kəşf mərhələsində bunu qeyri-müəyyən bir nəticə kimi görməyə təşviq etdi. "Düşünürəm ki, ictimaiyyətin əksəriyyəti düzgün səbəblərdən səhv edə biləcəyinizi və bu prosesin bir hissəsini təşkil etdiyini qiymətləndirir" deyir Sigurdsson. “Saxtalaşdırma yolu ilə davam edirik. Fərziyyələr edirik, onları sınaqdan keçiririk və bəzən işlərin səhv olduğunu tapırıq və onları atırıq. Ancaq bu hələ proses üçün vacibdir. Bunu başa düşməliyik. ”


Siqnallar aşkar edildi

LIGO, cazibə dalğaları haqqında ilk açıq elanından əvvəl, hər biri iki dedektorda toplanan daha iki siqnal aşkar edildi. Bu, özümüzə inamımızı artırdı və yalnız saxta bir şey ola biləcək bir hadisə deyil, orada qara dəliklərin toqquşan bir əhalisinin olduğunu söylədi.

İlk aşkarlanan cazibə dalğası heyrətamiz dərəcədə yüksək idi və əvvəlcədən təyin olunmuş bir şablonla uyğun gəldi. O qədər yaxşı idi ki, LIGO bir hacker tərəfindən qəsdən vurulmuş bir oyun olması mümkün olub olmadığını araşdırmaq üçün bir neçə həftə vaxt sərf etdi.

Nəhayət LİGO alimləri hadisənin gerçək olduğuna özlərini inandırsalar da, daha çox kəşflər inamımızı çox artırdı. 2017-ci ilin avqust ayında İtaliyada iki LIGO dedektoru və Qız baş dedektoru tərəfindən bir siqnal aşkar edildi.

Keçən il 17 avqustda birləşdirilən neytron ulduz cütlüyündən tamamilə fərqli, lakin uzun müddət proqnozlaşdırılan siqnal növü, gözlənilən qamma şüaları və işığın partlaması ilə müşayiət olundu.


Qravitasiya dalğası astronomiyası: vədləri yerinə yetirmək

LIGO və Qız bürcləri cazibə dalğa hadisələrini qanunauyğunluqla aşkar etməyə başladıqdan sonra, cazibə dalğa astronomiyası sahəsi vədini reallaşdırmağa başlayır. İkili qara dəliklər və bu yaxınlarda ikili neytron ulduzları müşahidə edildi və onsuz da onlardan çox şey öyrənirik. Təkmilləşdirilmiş həssaslıqla, fərqli tezlik diapazonlarında LISA kimi daha çox detektor və detektorla gələcək, kəşfiyyatımıza Kainatın tamamilə gizli tərəfini açmağı daha da vəd edir.

Bu məqalə ‘Qravitasiya dalğası astronomiyasının vədləri’ müzakirə iclasının bir hissəsidir.

1. Uzun bir yol

Kilometr miqyaslı qravitasiya dalğası interferometrləri üçün ilk təkliflər 1980-ci illərdə hazırlanmışdır və elmi əsaslandırma iki əsas potensial mənbəyə əsaslanır: supernova partlayışları və neytron ulduzu və / və ya qara dəlikli kompakt obyekt ikili birləşməsinin ilham və birləşməsi. komponentlər. O vaxtdan bəri LIGO [1], Qız [2] və GEO600 [3] dedektorları maliyyələşdirildi, inşa edildi, istismara verildi və 2005-dən 2010-a qədər həssaslığın ilk mərhələlərində bir şəbəkə olaraq işlədildi - bu mərhələdə algılar olmadan. Həm də o vaxtdan bəri nəzəriyyə və astronomik müşahidələr xeyli irəliləmişdir. Ədədi simulyasiyalar [4], supernovalardan qravitasiya dalğa emissiyası üçün erkən təxminlərin həddindən artıq nikbin olduğunu göstərdi. İkili pulsarların və qamma şüalarının (GRB) astronomik müşahidələri ikili birləşmə nisbətlərinin ilkin qiymətləndirmələrini dəqiqləşdirdi, lakin onları çox dəyişdirmədi [5].

Ancaq daha sonra iki təkmilləşdirilmiş Qabaqcıl ikili binaların birləşdiyi qravitasiya şüalanmasının [6] qabaqcıl LİQO dedektorları tərəfindən təsbitləri gəldi: bu görüşdən iki il əvvəl, GW150914 [7], LVT151012 və GW151226 kimi təyinat tarixləri ilə adlanan dörd əhəmiyyətli hadisə. [8] və GW170104 [9] - ikili mənbələr üçün ilkin təxminlərin, heç olmasa, kifayət qədər nikbin olmadığını göstərdi. Yığıncaqdan qısa müddət sonra LIGO və yüksəldilmiş Qız detektoru [10] yalnız başqa bir ikili qara dəlik aşkarlanmasını deyil [11], eyni zamanda ən həyəcan verici bir ikili neytron ulduz birləşməsinin ilk aşkarlanmasını [12] müşayiət edən bir hadisəni elan etdi kütləvi elektromaqnit müşahidələr kampaniyası ilə [13]. Bu kəşfləri nəzərə alaraq, çox parlaq yeni cazibə dalğa astronomiyası dövrünün vədini qiymətləndirəcəyik.

2. İlk aşkarlama: GW150914

GW150914 [7] -in aşkarlanması fundamental fizika, astrofizika və həqiqətən yüksək dəqiqlikli ölçmə fizikası üçün əlamətdar bir hadisə idi. 11 Fevral 2016-cı il tarixli elanı (məlumatların uzun və diqqətlə təhlilindən sonra və kəşf sənədləri dərc olunmağa qəbul edildikdən sonra) bir medianın hadisəsi oldu, bütün dünyada mətbuatda, on milyonlarla Tweet və belə bir xəbər yayımladı. çox sayda yükləmə istəyi Fiziki Baxış Məktubları veb sayt elandan qısa bir müddət sonra çökdü. LIGO, Ron Drever, Kip Thorne və Rai Weiss-in qurucuları üçün ilk ildə misilsiz sayda prestij mükafatı aldı. Və 2017-ci ildə Thorne, Weiss və Barry Barish üçün [14] Nobel Fizika Mükafatına layiq görüldü. (Bu vaxt Drever vəfat etmişdi.)

Bunun nə ilə əlaqəli olduğunu başa düşmək üçün kəşf sənədinin başlığını və mücərrədini ayıraq [7]:

İkili Qara Delik Birləşməsindən Qravitasiya Dalğalarının Müşahidəsi

14 sentyabr 2015-ci il tarixində saat 09: 50: 45-də UTC-də Lazer İnterferometrinin Qravitasiya-Dalğa Rəsədxanasının iki dedektoru eyni vaxtda müvəqqəti bir cazibə-dalğa siqnalını müşahidə etdilər. Siqnal, ən yüksək cazibə qüvvəsi-dalğa gərginliyi ilə 1,0 × 10 −21 ilə 35 ilə 250 Hz arasında tezliklə yuxarıya doğru sürüşür. Bir cüt qara deşikin ilham verməsi və birləşməsi və nəticədə yaranan tək qara dəliyin zənginləşdirilməsi üçün ümumi nisbi nisbətin proqnozlaşdırdığı dalğa formasına uyğundur. Siqnal, uyğunlaşdırılmış bir filtr siqnal-səs-küy nisbəti 24 və 203 000 ildə 1 hadisədən az olduğu təxmin edilən saxta siqnal dərəcəsi ilə müşahidə edildi, 5.1-dən böyük bir əhəmiyyətə bərabərdir.σ. Mənbə qırmızı sürüşməyə uyğun parlaqlıq məsafəsindədir. Mənbə çərçivəsindəki başlanğıc qara dəlik kütlələri və son qara dəlik kütləsi cazibə dalğaları ilə şüalanmış vəziyyətdədir. Bütün qeyri-müəyyənliklər% 90 etibarlı fasilələri təyin edir. Bu müşahidələr ikili ulduz kütləsindəki qara dəlik sistemlərinin mövcudluğunu nümayiş etdirir. Bu, cazibə dalğalarının ilk birbaşa aşkarlanması və ikili qara dəliyin birləşməsinin ilk müşahidəsidir.

Başlıq onsuz da bu hadisənin özünəməxsusluğunu ifadə edir: ‘ikili qara dəlik birləşməsi’. Yalnız ilk birləşmə deyil, ilk də oldu birbaşa qara dəliklərin mövcudluğuna dair dəlillər, ilk dəfə birbaşa dəliklərin özləri tərəfindən yaradılan hər cür radiasiyanı aldıq. Sonra deliklərin diqqətəlayiq kütlələri var: və. Bunların hər ikisi tək ulduzların təkamülü nəticəsində meydana gələn əvvəllər bilinən qara dəliklərdən daha böyükdür. Qalaktikalardakı milyon və milyard milyard günəş kütləsindəki qara dəliklər və güc verən kvazarlar haqqında məlumatımız var, ancaq ulduz kütləsindəki qara dəliklər haqqında biliklərimiz bu günə qədər yalnız normal ulduzlarla qoşalaşmış ikili binalarda qara dəlik gördüyümüz rentgen astronomiyasından gəldi. . Buna görə standart fərziyyə, ikili qara dəliklərin eyni kütlə aralığında olacağı idi, baxmayaraq ki, bəzi nəzəriyyəçilər tərəfindən yüksək kütləli ikili sənədlər proqnozlaşdırılmışdı [15]. GW150914 bu proqnozları doğruladı.

Hadisə qravitasiya dalğa enerjisiylə yayılır və bu enerjinin böyük hissəsinin birləşmə hadisəsinin son 0.2 saniyəsində yayıldığını xatırlatdığımızda parlaqlığın 3 × 10 55 erg s −1, və ya 3 × 10 48 W. Bu Günəşin parlaqlığından təxminən 10 22 dəfə çoxdur! Görünən Kainatın hər biri orta hesabla təxminən 10 11 ulduzdan ibarət təxminən 10 11 qalaktikanı ehtiva etdiyini nəzərə alsaq, tək hadisəmizin parlaqlığı Kainatın bütün elektromaqnit parlaqlığı ilə rəqabət edirdi! Əlbətdə ki, bu bir saniyədən az davam etdi, amma bu baş verərkən enerji çıxışı heyrətləndirici idi.

Bu böyük parlaqlıq, bizə çatmaq üçün (təxminən 1,3 milyard işıq ili) keçməsinə baxmayaraq siqnalın niyə aşkar edildiyini izah etməyə kömək edir. Bu böyük məsafəni nəzərə alsaq da, aydın parlaqlıq (enerji axını) fotometriya üçün istifadə olunan vahidlərdə təxminən 1,5 mW m -2, təxminən 1 lüksdür. Bu, Dolunayın parlaqlığı ilə müqayisə edilə bilər! Təbii ki, bütün bu enerji cazibə dalğaları içərisindədir və detektorlarımızla o qədər zəif birləşir ki, bu qədər böyük enerji axını ölçmək üçün indiyə qədər qurulmuş ən həssas məsafə ölçmə aparatı yaratmalı olduq. Abstrakt LIGO-nun hansı həssaslığa ehtiyac olduğunu bizə izah edir: ‘1.0 × 10 -21 pik cazibə dalğa gərginliyi’. Qravitasiya-dalğa gərginliyi, LIGO qollarının nisbi uzanmasının çəkisi dalğanın keçdiyindən iki dəfə çox olduğu kimi təyin olunur. Bu o deməkdir ki, dalğa zirvə amplitüdünə çatdıqda LIGO-nun 4 km qolları bir proton radiusunun təqribən 0,1% -i ilə rəqs edirdi!

Müşahidə olunan elektromaqnit həmkarı olmayan bir hadisə üçün məsafənin% 30 qeyri-müəyyənliklə olsa da 410 Mpc olduğunu bildiyimizin nə qədər diqqətəlayiq olduğunu qeyd etmək lazımdır. Çünki belə bir hadisə a standart siren, cazibə dalğa forması, daxili parlaqlığı haqqında kifayət qədər məlumat ehtiva edir ki, ölçülmüş aydınlıqdan məsafəni çıxara bilək [16]. Məsafə ölçməmizdə nisbətən böyük bir qeyri-müəyyənlik bu hadisəni yalnız iki detektorla müşahidə etdiyimizdən və bu səbəblə nə göyə doğru yerləşdirə biləcəyimizdən, nə də qütbləşməsini dəqiq bir şəkildə ölçə bilmədiyimizdən qaynaqlanır, hər ikisini də aydın parlaqlığını və dalğa formasından oxunan daxili parlaqlıq. Məsafənin dəqiq ölçülməsi üçün ən azı üç detektordan ibarət bir şəbəkə ilə müşahidələr aparmaq lazımdır və bu, 1 Avqust 2017-ci ildə Ətraflı Qızın şəbəkəyə qoşulması ilə mümkün oldu. Bunu növbəti hissədə müzakirə edəcəyik.

Abstraktın burada vurğulayacağım son hissəsi əhəmiyyətə dair cümlədir: 'Siqnal uyğunlaşdırılmış filtr siqnal səs-küy nisbəti 24 və saxta həyəcan dərəcəsi 203 000 başına 1 hadisədən az olduğu təxmin edildi il, 5.1-dən böyük bir əhəmiyyətə bərabərdirσ. ’Burada qeyd olunan iki fərqli əhəmiyyət ölçüsü var və bunlar tamamilə fərqli statistik məna daşıyır.Siqnal dedektorların yaxşı davrandığı və səs-küyün Gauss olduğu bir vaxtda gəldi. İlham və birləşmə fizikasına dair ən yaxşı anlayışımızı özündə cəmləşdirən dalğa formaları kitabxanasından ən uyğun şablon ilə uyğunlaşdırılan süzgəcdən sonra birləşmiş amplitüd siqnal-səs-küy nisbəti 24 idi. Bu 24σ aşkarlama, bu ölçü ilə və saxta siqnalizasiya ehtimalı 10 −90 kimi bir şeydir, hətta milyonlarla şablonun axtarışdakı məlumatlara qarşı sınaqdan keçirilməsinə imkan verir. Ancaq mücərrəd 5-ə bənzər bir şeyə inamımızı ifadə edirσ. Bu daha çox mühafizəkar rəqəm dedektor səs-küyünün həmişə Gauss olmaması, əksinə təsadüfi ‘qüsurlar’ ilə xarakterizə olunmasıdır, bunlar əsasən dedektor daxilində yaranır.

Dedektorları bu həssaslıq səviyyəsində idarə etmək olduqca çətindir, bir vəzifə dövrü yalnız% 60-70 civarındadır və hətta iş rejimində də Gauss məlumatları bu nasazlıqlar tərəfindən tez-tez kəsilir. LIGO aşkarlama meyarı bir hadisənin iki detektor arasında təsadüf olması lazım olduğundan analiz, təsadüfi meydana gələn iki qığılcımın da təsadüf ola biləcəyi ehtimalını qurur və bir siqnal olaraq maskalanmaq üçün ikili ilham kimi görünə bilər. Bu ehtimal miqyasında GW150914 qədər güclü bir ‘qəza hadisəsinin’ təsadüfən 203 000 ildə bir dəfədən az baş verəcəyinə əminik. Bu, 5.1-ə bərabər bir ehtimaldırσ Gauss səs-küyündə, lakin əlbəttə ki, qəza təsadüf paylanması Gauss deyil.

Əslində, bu, çatışmazlıqlara qarşı əhəmiyyəti üçün daha aşağı bir sərhəddir. Bu siqnalın göründüyü ilk müşahidə qaçışı (O1) əsnasında inkişaf etmiş LIGO-nun bütün məlumatlarında, eyni zamanda meydana gəlsə də, bu siqnal kimi maskalanacaq qədər güclü olan iki detektorda heç bir zaman heç bir çatlar yox idi və glitch paylanmasından ekstrapolyasiya etmək, dedektorların Kainatın yaşına bərabər bir müddət işlədilməsinə baxmayaraq belə bir qəza təsadüfünün baş verməyəcəyini göstərir. Buna görə bu, ilk aşkarlama kimi baş vermiş olduqca güclü bir hadisə idi. LİGO, bu hadisədən daha zəif bir hadisə üçün ilk təsbit tələb etdiyinə əmin olardı.

LIGO xəbər veb səhifəsi [18] bu günə qədər elan edilmiş bütün müşahidələrin hərtərəfli müzakirəsini və LIGO detektorlarının təsvirlərinə bağlantılar təmin edir.

3. Əlavə təsbitlər

İlk aşkarlamanın fövqəladə gücünü nəzərə alaraq, LİGO-nun daha zəif, lakin hələ də yüksək əhəmiyyətə sahib daha bir neçəsini tapdığına əminlik verir. Şəkil 1 bu günə qədər aşkar edilmiş bütün qara dəlik ikili birləşmələri göstərir və kütlələrini rentgen binarlığından bilinən qara dəliklərlə müqayisə edir. Cazibə dalğalarında görülən ikili fayllar, əvvəllər izah edildiyi kimi GW150914 tərəfindən başladılan tendensiyanı izləyir: bunlar ümumiyyətlə rentgen müşahidələrindən bilinən qara dəliklərdən daha çox kütləlidir. Yalnız GW151226 [8] rentgen seçilmiş qara dəliklər daxilində hər iki komponent kütləsinə malikdir.

Şəkil 1. 2017-ci ilin Oktyabr ayının sonuna elan edilmiş bütün ikili qara dəlik birləşmələrinin kütlələrini göstərən qrafik. Həm komponent kütlələri, həm də son qalıq kütlələri göstərilir. Müqayisə üçün rentgen binar müşahidələrdən məlum olan bütün qara dəliklərin kütlələri də göstərilir. Kredit: Milli Elm Fondu / LIGO / Sonoma Dövlət Universiteti / A. Simonnet. (Rəngli onlayn versiya.)

GW150914-dən yalnız dörd həftə sonra baş verən hadisə LVT151012 [8], LIGO-Qız-Keçici üçün 'LVT' prefiksinə malikdir, çünki onun qəza təsadüf əhəmiyyəti 'GW' prefiksini qazanmaq üçün kifayət qədər yüksək deyil: bir var İki qüsurun təsadüfü ola biləcəyi ehtimalı% 5 (1.7.)σ). Buna baxmayaraq, şablonlara çox uyğun gəldiyindən, detektorlar o vaxtlar sakit idi və yerli Gauss detektorunun səs-küyünə qarşı səs-küy nisbəti 9.7 olduğu üçün bunun real bir hadisə olduğu ehtimalı yüksək görünür. Gerçəkdirsə, bu, indiyə qədər təxminən 1 Gpc məsafədə aşkarlanan ən uzaq hadisə idi (redshift 0.2). Bu məsafə nisbətən aşağı kütlələri ilə birləşərək niyə bu qədər zəif bir siqnal olduğunu izah edir.

Burada göstərilən ən son aşkarlama, GW170814 [11], əlamətdar bir hadisə idi: üç interferometr tərəfindən edilən ilk təsbit idi: iki Advanced LIGO dedektoru və Advanced Virgo. Qız bürcü 1 Avqust 2017-ci il tarixində müşahidə əməliyyatına qatıldı və iki həftə sonra indiyə qədər görülən ikinci ən kütləvi birləşmə aşkar edildi.

Bu ikili qara dəlik ansamblı qaranlıq Kainatın füsunkar bir hissəsini ortaya qoydu. Komponentlərin qara dəlikləri fırlatdığına dair dəlillər axtara bildik və ümumi nisbilik pozuntularına məhdudiyyətlər qoyduq və bu cür qara dəliklərin necə və necə tez-tez əmələ gəldiyinə dair anlayışımızı yenidən yoxladıq. B. Sathyaprakash'ın hesabatı (2017, yığıncaqda yayımlanmamış təqdimat) bunlar haqqında daha ətraflı məlumat verdi.

Ancaq başqa bir aşkarlamadan üç detektor qara dəlik hadisəsindən 3 gün sonra aşkarlanan ikili neytron ulduz birləşmə hadisəsi olan GW170817-dən bəhs edilməlidir [12]. Yenə Qız bürcləri, bu vəziyyətdə hadisənin səmada kifayət qədər yaxşı yerləşməsinə kömək edərək elektromaqnit müşahidəçilərə gözlənilən həmkarını tapmaq üçün yaxşı bir şans verməyə kömək etdi. Qravitasiya dalğası məlumatları hadisənin yaxınlıqda, təxminən 40 Mpc məsafədə olduğunu göstərdi və bu, daha kiçik müvəqqəti astronomiya tədqiqat teleskopları olan müşahidəçilərə əlavə stimul verdi. Bundan əlavə, Fermi peyki tərəfindən zəif bir qamma şüası, ən yaxın bilinən qama-şüa partlayışı olan cazibə dalğa siqnalının bitməsindən yalnız 1.7 saniyə sonra müşahidə edilmişdir. LIGO və Qız bürcünün 70-dən çox fərqli müşahidəçi tərəfdaşı cavab verdi və tərəf müqabili yarım gün ərzində tapdı. Bütün bu fəaliyyətin təfərrüatları ilk dəfə çəkilən cazibə dalğalı çox mesajlı müşahidə sənədində bildirilir [13].

Ev sahibi qalaktikanın eyniləşdirilməsi, dəqiq standart siren məsafəsinin Hubble sabitinin ilk cazibə-dalğa ölçüsünü təmin etmək üçün optik qırmızı sürüşmə məlumatları ilə birləşdirilməsinə imkan verdi [19]. İndi bəzi qısa qamma-şüa partlayışlarının neytron ulduz birləşməsi nəticəsində əmələ gəldiyini və bu birləşmələrin dövri sistemdəki trans-dəmir ağır elementlərin çoxunu (bəlkə də çoxunu) istehsal etdiyini təsdiqlədik. Bu hesabat yazıldığı üçün elektromaqnit müşahidələr davam edir.

16 oktyabr 2017-ci il tarixdə elan edilməsi başqa bir təəccüblü media hadisəsi oldu.

LIGO və Qız detektorları 2017-ci ilin avqust ayının sonunda həssaslığın daha da artırılmasına başlamaq üçün bağlanmışdı. Əməkdaşlıq yaxın gələcəkdə həmin tarixə qədər aparılan müşahidələrin bütün nəticələrini dərc etməyi planlaşdırır. Şəbəkə 2018-ci ilin sonlarında yenidən işə düşəndə ​​əhəmiyyətli dərəcədə daha yüksək aşkarlama nisbətlərini gözləyə bilərik. Təkmilləşdirilmiş həssaslıq dedektorlardakı Gauss səs-küyünü azaldır və daha yüksək həcmdə algılamaları mümkün edəcəkdir. Eyni zamanda, üç detektorun onlayn olması, real olanlar kimi maskalana bilən şans axını hadisələrini çox azaldır. Beləliklə, hər iki və ya iki dəfə bir dəfə qara dəlik hadisəsi əvəzinə həftədə bir dəfə bunları aşkarlaya bilərik. İkili neytron ulduz hadisəsi GW170817, ehtimal ki, olduqca yaxın olsa da, yaxın gələcəkdə elektromaqnit həmkarının şəxsiyyətləri ilə birlikdə ildə bir və ya daha çoxuna ümid edə bilərik. Önümüzdəki bir neçə il cazibə dalğa müşahidələrinin açdığı elm üçün zəngin illər olacaqdır.

4. 2020-ci ildən sonra genişləndirilmiş bir şəbəkə ilə müşahidə

Kilometr miqyaslı cazibə dalğa detektorlarının yaradılması üçün daha iki layihə davam etdirilir: Yaponiyanın KAGRA layihəsi [20] 2019-cu ilə qədər məlumat ala biləcək bir alətə doğru davamlı irəliləyir və LIGO-Hindistan [21] maliyyə almış və hal-hazırda sayt seçimini yekunlaşdırmaq. Bu detektorların əlavə edilməsi, LIGO və Qız bürcünün həssaslığının daha da yüksəldilməsi ilə birlikdə qara deşiklər üçün hadisə nisbətini ildə 100-ə, bəlkə də neytron ulduzları üçün təqribən yüksəldə bilər. Hər il ən yüksək hadisə 60-dan çox siqnal-səs-küy nisbətinə malik ola bilər və qara dəlik populyasiyamızla 3 Gpc-dən daha çoxunu əldə edə bilərik. Şəbəkənin istiqamət tapması, standart siren məsafəsi ölçmələrinin dəqiqliyi də xeyli yaxşılaşacaqdır. Bundan əlavə, nəhayət cazibə dalğa pulsarlarını tapmaq şansını artırırıq [22]. Bütün bunlar həyəcan verici yeni fizika və astrofizikaya səbəb olacaqdır.

Qravitasiya dalğa detektorlarının araşdırılması üçün yaxşı yerləşdiyi sahələrdən biri də neytron ulduzlarının nüvə fizikasıdır. Kainatın ən ekzotik cisimləri olan neytron ulduzları ağır atom nüvəsindən daha çox sıxlığa malikdir, xarici gücü 10 9 ilə 10 15 G arasında ola bilən maqnetik sahələr daşıyır (və içərisində daha güclüdür), içərisində superkeçiricilik və superfluit nümayiş etdirirlər. daxili yerlər 10 6 K-dan çox olan temperaturda, yarı bərk qabıqlara malikdir və 0,1-dən daha sürətli dönə bilərc səthlərində. İkili neytron ulduz birləşmələrinin müşahidələri ölçülən kütlələrin ulduzlarının radiuslarını məhdudlaşdıra bilər, birləşmə ərəfəsində onların gelgit qarşılıqlı təsirlərini ölçə bilər və birləşmə qalığının nəhayət bir qara dəliyə çevrilməsindən əvvəl ömrünü məhdudlaşdırır - hamısı nüvəni məhdudlaşdırır. dövlət maddə tənliyi, güclü qarşılıqlı fizika anlayışımızı məlumatlandırın və maqnit sahələrinin xüsusiyyətlərini məhdudlaşdırın. Dönən, deformasiya olunmuş neytron ulduzlarından davamlı dalğaların müşahidələri bizə qabığın fizikası haqqında məlumat verə bilər və maqnit sahəsini məhdudlaşdırır. Neytron ulduz titrəmələrindən qısa, sönmüş dalğa dalğalarının müşahidələri hətta ulduzun daxili quruluşuna nəzər salmağımıza kömək edə bilər.

Ümumi nisbiliyin sınanması cazibə dalğasının aşkarlanmasının əsas hədəfidir. Güclü sahə cazibə fizikasını üfüqə qədər araşdırarkən və birləşmədən dərhal sonra üfüqdə tərpənməyə və titrəməyə baxarkən, mənşəyi aşağı enerjidə ola bilən Einşteyn nəzəriyyəsindən kiçik sapmalar axtarmağa bənzərsiz bir vəziyyətdəyik. kvant cazibə qüvvəsinin təsiri. Kosmik senzuralar hər birləşmə ilə sınaqdan keçirilir. Birgə cazibə qüvvəsi və elektromaqnit müşahidələr cazibə dalğalarının sürətini işıq ilə müqayisə edə bilər. Hətta uzaqdakı qara dəlik birləşmələri də cazibə dalğalarının yayılma sürətini məhdudlaşdırır, çünki işığdan daha yavaş yayılma, qəbul olunan siqnal dalğa formasını təhrif edərək tezlik dispersiyası ilə müşayiət oluna bilər. Beş detektordan ibarət şəbəkə dalğaların qütbləşməsini tamamilə məhdudlaşdıra bilər: əgər vektor, skalar və ya uzununa qütbləşmələr aşkar edilərsə, bu ümumi nisbi nisbətdən uzaqlaşmağı tələb edəcəkdir.

Astrofizika və kosmologiya bu müşahidələrdən qazanacaq. Hadisə sürəti və ikili əhalinin kütlə spektri ikili formasiya və təkamül modelləri ilə izah edilməlidir. Şəbəkənin Hubble sabitini% 1-dən daha yaxşı bir ölçmə üçün standart siren məsafələrindən istifadə edə biləcəyinə inanmaq üçün bütün əsaslar var və inşallah indi fərqli ölçmə üsulları arasında mövcud olan gərginliyin aradan qaldırılmasına kömək edir. H0.

Üçdən çox detektora sahib olmağın digər həyəcan verici cəhəti, şəbəkənin modelləşdirilməmiş mənbələrə, proqnozlaşdırılmayan siqnallara qarşı daha həssas olmasıdır, çünki axın fonunu daha yaxşı aradan qaldıra bilər. Kosmik simlər kimi ekzotik mənbələrin, hətta təsəvvür etmədiyimiz daha çox prozaik mənbələrin kəşf edilməsini səbirsizliklə gözləyirəm.

5. LISA zəngin aşağı tezlikli zolağı açacaqdır

Yerdəki detektorlar, hətta yeni nəsil 3G həssaslığı ilə (növbəti hissədə təsvir olunur), təxminən 1 Hz-dən aşağı tezliklərdə cazibə dalğalarını aşkar edə bilməyəcəklər, çünki Yerin öz cazibə sahəsi bu tezliklərdə gözlənilən cazibə qüvvəsini örtmək üçün kifayət qədər səs-küylüdür. dalğalar. Bu səbəbdən, LISA kosmik təmayüllü cazibə dalğa missiyası 1995-ci ildən bəri Avropada və ABŞ-da inkişaf mərhələsindədir. 2015-ci ilin dekabr ayında Avropa Kosmik Agentliyi, məqsədi sınaqdan keçirmək və LISA Pathfinder (LPF) missiyasını [23] başlatdı. sürüklənməyən texnologiya da daxil olmaqla, kosmik əsaslı interferometrik algılama üçün lazım olan xüsusi texnologiyaları sübut etmək LPF, sürüşməz sistemdəki xüsusiyyətlərini 10-dan çox faktorla aşaraq qəribə bir şəkildə müvəffəq olduğunu sübut etdi və birmənalı şəkildə LISA-nın dizayn həssaslığına və ya daha yaxşı nəticələr əldə edə biləcəyini nümayiş etdirdi. Nəticə budur ki, ESA artıq bir müddətdir 2030 və 2034 arasında bir başlanğıc üçün LISA-nı izləyir və NASA kiçik tərəfdaş olaraq iştirak etmək niyyətində olduğunu bildirdi.

Üç kosmik gəmisindəki LPF texnologiyası ilə LISA, 10 6-nın birləşməsini aşkar edə bilər M 5000-ə qədər səs-küy nisbətləri olan qara dəliklər (əksər adi qalaktikaların mərkəzlərində məskunlaşan növlər) və ya yenidən dəyişdirilərkən z= 20. Bu cür birləşmələr kosmologiyada, bugünkü qalaktika populyasiyamıza səbəb olan qaz buludlarının birləşməsinin izləyiciləri kimi gözlənilir. LISA bu prosesi aydınlaşdırmağa kömək edə bilər. Və LISA, spiral halında meydana gələn ulduz kütləsindəki qara dəliklərdən gələn 6 il ərzində siqnalları da izləyə bilər. M nisbətən yaxın qalaktikalardakı deliklər, bu qalaktikaların mərkəzi ulduz qruplarındakı ulduz qarşılıqlı təsirləri nəticəsində müntəzəm olaraq baş verən başqa bir proses. Sözügedən həddindən artıq kütlə nisbətli ilham mənbələri mərkəzi qara dəliyin həndəsəsi ilə bağlı bir çox məlumat ehtiva edir və yüksək nisbi testlərin yüksək dəqiqliklə aparılması üçün ideal alətlərdir.

LISA komandasının hesabatında [24] ESA tərəfindən təsdiqlənmiş LISA layihəsi ətraflı şəkildə təsvir edilmişdir. Qeyd etmək lazımdır ki, LISA-dan sonra başqa missiyaların ola bilməsi üçün kosmik əsaslı cazibə dalğa detektorlarına dair digər təkliflər Yaponiyada [25] və Çində [26,27] öyrənilməkdədir.

6. Yer əsaslı 3.0

Mövcud nəsil yerüstü detektorların elmi potensialı nə qədər maraqlı olsa da, həssaslıqlarında edilə biləcək inkişafların bir həddi var. İnkişaf etmiş LIGO-dan 10 və ya daha çox faktorun həssaslıq qazancını təmin etmək üçün yenilərindən qurulması lazım olan üçüncü nəsil (3G) dedektorlar üçün təkliflər indi araşdırılır. Avropa Einşteyn Teleskopu [28] tədqiqatı, kriogen cəhətdən soyudulmuş, dərin yeraltı üçbucaqlı 10 km detektor sıra ilə işlənən bir dizayn tapdı. ABŞ-da 40 km uzunluğunda yerüstü dizaynlar öyrənilir [29]. Bu cür detektorlar neytron ulduzu ikili fayllara çatmağımızı təmin edəcəkdir z& gt2, və Kainatdakı hər bir birləşməni daha əvvəl gördüyümüz qara dəlik növlərinin şahidi olacağıq.

Radioda SKA, optikdə LSST və daha bir çoxu kimi inkişaf etmiş planlaşdırılmış keçici astronomiya alətləri ilə işləyən 3G detektorları bütün Kainatı cazibə-dalğa astronomiyasına açacaqdır.

7. Digər tezlik diapazonlarında müşahidə

Maraqlı cazibə dalğa frekanslarının spektri Kainatın yaşı ilə müqayisəli dövrlərdən (inflyasiya dövrünün sonundan qalan ilkin stoxastik bir fon) 100 Hz və kHz tezliklərinə qədər mövcud və gələcəkdə əldə edilə bilən qədər böyükdür. yerüstü alətlər. LISA’nın mHz diapazonundan aşağıda olan radio astronomları, cazibə dalğalarının keçməsindən qaynaqlanan nəbz gəliş zamanlarındakı kiçik dəyişikliklər üçün ultra sabit milisaniyəli pulsarları izləyirlər. Bu pulsarlar yalnız aylar boyu müşahidə edildiyi zaman ortalama olaraq kifayət qədər sabit olduğundan, bu pulsar zamanlama texnikası çox aşağı frekanslara, 5-10 nHz üçün uyğundur. Bu frekanslar, 10 8 –10 10 içərisindəki supermassive qara dəliklərin yaxın ikili faylları tərəfindən buraxılacaqdır M kvazarların mühərrikləri olan kütlə aralığı. Mövcud müşahidələr, bu cür obyektlərin ikili binasının çox olması səbəbindən stoxastik bir fonda maraqlı məhdudiyyətlər qoyur [30], bəzi model proqnozlarını məhdudlaşdırır.

Kvadrat Kilometr Array (SKA) onlayn olduqda, indiki ilə müqayisədə daha çox pulsarı izləyə biləcək və çox maraqlı həssaslıqlara sürətlə çatacaqdır. Supermassive qara dəliklərin fərdi ikili sistemlərinin və hətta bəzi birləşmə sistemlərinin aşkarlanması əlbəttə ki, mümkün olacaqdır. Bu müşahidələr kvazar formasiyasının və kosmoloji quruluş formasının modellərini məhdudlaşdırır, sonuncusu LISA-nın edə biləcəyi şəkildə, ancaq sonrakı kosmoloji dövrlərində bu xüsusi deliklərin son dərəcə yüksək kütlələrini əldə etdikləri zaman.

İlkin bir kosmoloji fon, prinsipcə, bütün tezliklərdə mövcuddur, buna görə bütün cazibə dalğa detektorları bunu axtara bilər. Bir çətinlik ondan ibarətdir ki, çox zəif olması gözlənilir və ikili sistemlər tərəfindən yaradılan bir astrofizik təsadüfi fon ilə örtülmüş ola bilər. Bununla birlikdə, inflyasiyadan gələn cazibə dalğaları haqqında az şey başa düşülür və erkən kosmologiyanın sonrakı mərhələlərində güclü cazibə şüalanması istehsalının epizodları görülə bilər. LIGO-nun qara dəliklər üçün gözlənilmədən yüksək hadisə dərəcəsi, astrofizik fonlarının LIGO bandında xüsusilə güclü ola biləcəyini və təbii ki, LIGO bir arxa plan axtarır [31]. LIGO frekanslarında ikili sənədlərdən daha da böyük bir fonun olub olmadığını zaman göstərəcəkdir. LISA buna bənzər şəkildə genişlənən erkən kainatın keçdiyi düşünülən elektro-zəif faza keçidinin güclü sıxlıq narahatlığı yaratması halında güclü bir fonun mümkün olduğu mHz tezliklərdə axtaracaqdır.

Ancaq ilkin cazibə dalğalarını tapmağın başqa bir yolu onları başlanğıcda axtarmaqdır: kosmik mikrodalğalı fonda (CMB). Fotonların ibtidai plazmanın yüklənmiş hissəciklərindən ayrıldığı zaman müşahidə olunan CMB'nin meydana gəldiyi dövrdə mövcud olan cazibə dalğaları, bu gün aşkarladığımız mikrodalğaların qütbləşməsində bir barmaq izi qoymuş olardı. Bir neçə xüsusi layihə bu barmaq izini axtarır. Nəticələr istənilən vaxt gələ bilər, ancaq cazibə dalğa fonunun bu şəkildə aşkar etmək üçün çox zəif olması da mümkündür. Sadəcə olaraq baxmağa davam etməliyik.

8. Qravitasiya dalğası və çox mesajlı astronomiya

Növbəti 20 il ərzində zəngin bir elmin açılacağını gözləyə bilərik. 3G detektorları da daxil olmaqla, detektorların sayı və həssaslığında böyük irəliləyişlər Kainatdakı hər qara dəlik ikili birləşməsini gündəmə gətirəcəkdir. LISA, inanılmaz dərəcədə zəngin millihertz zolağını açacaq və potensial olaraq qalaktika meydana gəlməsini 20 və ya daha çox sürüşməyə qədər araşdıracaqdır. SKA ilə, pulsar vaxtı supermassive qara dəlik ikili sənədlərini müşahidə etmək üçün özünə çevriləcəkdir. Həm CMB-də, həm də daha yüksək tezliklərdə bir və ya daha çox alətimizlə ilkin bir cazibə dalğa fonunu aşkar edə bilərik.

Artıq cazibə dalğasının aşkarlanması son onilliklər ərzində verilmiş vədləri yerinə yetirməyə başladığına görə, gələcəkdə verdiyi vədə nikbin baxa bilərik. Yer və kosmik əsaslı detektorları elektromaqnit spektrini əhatə edən və neytrino detektorları da daxil olmaqla, çox mesajlı keçici astronomiya müşahidə alətləri şəbəkəsinin bir hissəsi kimi görmək vacibdir. Cazibə dalğa astronomiyası müşahidə astronomiyasının ayrılmaz və əvəzolunmaz hissəsinə çevriləcək və astronomiya və kosmologiyanın fundamental fizika anlayışımızdakı əhəmiyyətini və töhfəsini daha da artıracaqdır.


Bəs nə qədər böyük bir obyektdən danışırıq? Cazibə dalğalarının həqiqətən mövcud olduğuna dair ilk sübut ikili pulsardan gəldi - hər biri Günəş kütləsi ətrafında bir-birinin ətrafında fırlanan iki neytron ulduzu. Pulsarların orbiti tədricən kiçilir, buna görə də pulsarlar enerjisini itirir. Bu enerji tam nisbi nisbətdə pulsarların cazibə dalğalarında verəcəyini təxmin etdiyi miqdardır.

Cazibə dalğaları məkan zamanında dalğalanma olduğundan iki nöqtə arasındakı məsafənin bu qədər dəyişməsinə səbəb olur. Nə qədər? LIGO, 10-19 metr qədər kiçik məsafələri ölçməyi bacarmalıdır. Proton təxminən 0.85 × 10 −15 metr radiusa və ya 10.000 qat daha böyükdür.


Avstraliya Kvadrat Kilometr Array Pathfinder ilə optimallaşdırılmış bir cazibə dalğası təqib strategiyası

İnkişaf etmiş Lazer İnterferometri Qravitasiya-Dalğa Rəsədxanası və İnkişaf etmiş Qız cazibə dalğa detektorları tərəfindən neytron ulduz birləşməsinin aşkarlanması və sonrakı bir elektromaqnit həmkarının aşkarlanması yeni bir keçici astronomiya dövrü açdı. Yaponiyada və Hindistanda inkişaf edən Lazer İnterferometrinin Qravitasiya-Dalğa Rəsədxanası və İnkişaf etmiş Qız detektorları və yeni detektorların yüksəldilməsi ilə gələcəkdə neytron ulduz birləşmələri, erkən başlayacaq O3 müşahidə qaçışından başlayaraq daha yüksək nisbətdə aşkarlanacaq. 2019. Bu birləşmələrdən elektromaqnit emissiyasının aşkarlanması birləşmə parametrləri haqqında həyati məlumat verir və Hubble sabitinin müstəqil ölçülməsinə imkan verir. Avstraliya Kvadrat Kilometr Array Pathfinder-in 2019-cu ilin əvvəlində tam istifadəyə verilməsi gözlənilir və 30 dərəcə 2 mənzərəsi səmanın geniş sahələrini sürətlə araşdırmağa imkan verəcəkdir. Bu işdə Avstraliya Kvadrat Kilometr Array Pathfinder ilə neytron ulduz birləşmələrindən həm sürətli, həm də uzunmüddətli radio emissiyanı aşkarlamaq perspektivlərini araşdırırıq və teleskop vaxtının istifadəsini optimallaşdıran müşahidə strategiyasını müəyyənləşdiririk. 475 simulyasiya edilmiş cazibə qüvvəsi dalğası hadisələrindən istifadə edərək məhdud müşahidə müddəti olan radio həmkarlarını aşkar etmək üçün teleskop işarələri ilə göyə bürünmək üçün fərqli strategiyaları araşdırırıq. Nəticələrimiz, əhatə olunan eyni ümumi ehtimala nail olanda da, bütün lokalizasiyanı bəzi etimad həddinin üstündə əhatə edən sadəlövh strategiya ilə müqayisədə səmərəliliyin müşahidə edilməsində əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşma olduğunu göstərir.


Videoya baxın: Qravitasiya qarşılıqlı təsiri 6 cı sinif (Sentyabr 2021).