Рубрики
Дэвид Райтци, исполнительный директор лаборатории ЛИГО, вчера утром вышла на подиум здания Национальной прессы в Вашингтоне и сказал слова о том, что ученые ждут очень долго: «мы обнаружили гравитационные волны». И в зале полно людей в здании в Калифорнийском технологическом институте в Пасадене, где люди собрались, чтобы посмотреть прямую трансляцию матча, разразился бурными аплодисментами.
Подобные сцены, скорее всего, будет играть в массачусетском технологическом институте в Ливингстон, Хэнфордом и в Европе, потому что ЛИГО-это международный проект стоимостью один миллиард долларов. И, что в этот момент происходило, это было сто лет назад. Эйнштейн предсказал существование гравитационных волн в общей теории относительности в 1915 году, ученые нашли косвенные доказательства, из них в 70-х и 80-х годов. Но прямого обнаружения оставалась призрачной — до сих пор. И история гравитационных волн, а также то, что они могут сказать нам, это только начало.
Это как это было. Зафиксировать для истории. 14 сентября 2015 г. в 5:51 утра детекторами ligo в Хэнфорде и Ливингстоне регистрируемых сигналов с разницей в миллисекунды. Волн этих сигналов соответствует прогнозируемым (см. ниже).
Это как аудио-отпечатков пальцев, которые похожи на подпись распада, которая для физики высоких энергий используются для идентификации субатомных частиц, образующихся в столкновениях на большом адронном коллайдере. И это то, что вы ожидали бы найти в своих данных, если две черные дыры с массой в 30 солнц (это в 30 раз больше, чем наше солнце), скручивания по спирали в направлении к друг другу, чтобы слиться в процесс большое событие и отправить мощная ударная волна рябь, рябь в пространстве-времени, около 1,3 миллиарда световых лет от нас.
Он был настолько хорош, что Райтци начал опасаться, что это слишком хорошо, чтобы быть правдой. Как Алан Вайнштейн, глава ЛИГО в Калифорнийском технологическом институте. В конце, в начале оперативной фазы ЛИГО, руководители проекта сознательно вставлены поддельные сигналы в данные, чтобы проверить степень анализа. Даже если его коллеги заверили его, что новый сигнал не является частью «слепой инъекции», Вайнштейн не верит в это. Он решил, что это был недовольный и обиженный член команды ЛИГО сделал пакость из мести.
Или, может быть, это проделки злого гения. «Мы не можем исключить гипотезу злого гения, — сказал он в ходе пресс-конференции в Калтехе. — Мы делаем все возможное, чтобы исключить гипотезу злого гения. Но, я думаю, что при столкновении двух черных дыр скорее всего».
Был только один сигнал, физики смогли определить массы обоих черных дыр, изучая частоту (один был 29 солнечных масс, в другом 36). После слияния вновь образованная черная дыра не была достаточно для 3 масс солнца — они были переросла в мощный всплеск гравитационных волн. Представьте, сколько три наших солнца вдруг уничтожили, и вы поймете какой энергии это. Исследование амплитуды показали, что столкновение произошло на 1.3 млрд. световых лет от нас в Южном полушарии.
Это не только первое обнаружение гравитационных волн, а также первые свидетельства о двойной системе черных дыр. И мне все стало ясно по только после усовершенствованная ЛИГО начал свою работу. И он по-прежнему не работаем с чувствительностью. При запуске, ученые ожидают увидеть гораздо больше событий, чтобы открыть окно в механизмы Вселенной. Вайнштейн сказал, что 12 ЛИГО-соответствующие документы будут опубликованы завтра, а не сегодня.
ЛИГО будет «новый инструмент для наблюдения нового вида радиации, которая исходит от неба», — говорит Билл Вебер, физики, Университет Тренто и член Лиза сотрудничестве навигаторе.
«Первое открытие является очень важным с точки зрения фундаментальной физики, потому что оно не только рассказывает нам о тяжести, но и открывает окно во Вселенную, которая ранее была темной», — говорит Эвери Бродерик, физик по периметру института и университета Ватерлоо в Канаде. — На протяжении веков, астрономы смотрели на ночное небо и думал о светлой стороне Вселенной. Теперь мы бросим первый взгляд на темную сторону. И считается, что это будет настолько богатой и интересной».
Подумайте о новых возможностях, таким образом: каждый раз, когда астрономы занимались поиском нашей Вселенной в свет определенной длины волны рентгеновских лучей, ИК-порт, радио, гамма они открыли аспекты, которые раньше не видели. Гравитационных волн будет такой же, только это будет больше похоже на звук, чем свет. Теперь мы не только посмотрим во Вселенной, но, кроме того, чтобы ее слушать. Мы всегда были глухие, но теперь у нас есть слух.
Ключевое отличие в том, что если звук нужен медиум, в котором он перемещается, гравитационные волны перемещаются среды — в этом случае все пространство-время. «Они буквально задавили и эластичной ткани пространства-времени», — говорит Кьяра Мингарелли, гравитационные волны астрофизик в Калифорнийском технологическом институте. Для наших ушей, волны обнаружены ЛИГО, то будет звук как бульканье.
Как именно эта революция произойдет? Теперь ЛИГО имеет два детектора, которые служат «уши» для ученых в будущем будет еще более извещателей. И если ЛИГО был впервые обнаружен, понятно, что не единственный. Типы гравитационных волн много. На самом деле, их объем, так же, как существуют различные типы света с различной длиной волны электромагнитного спектра. Поэтому, чем больше сотрудничества будет приходить в охоту волны с частотой, которая не предназначена для ЛИГО.
Мингарелли работает при сотрудничестве NanoGRAV (североамериканская обсерватория управления гравитационных волн), часть большого международного консорциума, в который входят Европейская массива ГРМ Пульсар и Пульсар Паркес массива ГРМ в Австралии. Как следует из названия, NanoGRAV ученых жертвой низкочастотных гравитационных волн в режим от 1 до 10 nanohertz; чувствительность ЛИГО kilogramos (звуковой) части спектра, ищет очень длинных волн.
Это сотрудничество основывается на данных Пульсар, собранные в обсерватории Аресибо в Пуэрто-Рико и телескопа Грин-бэнк в Западной Вирджинии. Пульсар-это быстро вращающаяся нейтронная звезда, которая образовалась, когда звезды более массивные, чем солнце взорвется и распад квантов в самой темноте. Они вращаются все быстрее и быстрее, как компрессии, а грузило на конце веревки быстрее получается, чем короче веревка становится.
Они также испускают мощные всплески излучения, таких как спиннинг, как Маяк, которые записываются в виде импульсов света на Земле. И это периодическое вращение является предельно точным — почти так же точны, как атомные часы. Это делает их идеальными космических детекторов гравитационных волн. Первые косвенные доказательства пришел в процессе изучения пульсаров в 1974 году, когда Джозеф Тейлор-младший и Рассел Халс обнаружили Пульсар, который вращается по орбите вокруг нейтронной звезды, она медленно уменьшается с течением времени, а эффект был бы ожидать, если он принял часть своей массы в энергию в форме гравитационных волн.
В случае NanoGRAV, дымящийся пистолет станет своего рода мерцание. Импульсы должны прийти вместе, но если он попадает в гравитационные волны, то они придут чуть раньше или позже, потому что пространство-время будет сжиматься или растягиваться по мере прохождения волны.
Пульсар массивов временных массивов чувствительны к гравитационные волны, произведенные путем слияния сверхмассивных черных дыр в миллиард или десять миллиардов раз больше по массе, чем наше солнце, таких как те, которые скрываются в центре большинства крупных галактик. Если две такие галактики сливаются, дыры в их центрах, сольют и излучать гравитационные волны. «ЛИГО наблюдая итоге слияния, когда пары очень близки», — говорит Мингарелли. — С помощью МПВР мы видим в начале спирали этапе, когда они впервые приходят на орбите друг друга».
А еще есть космическая миссия Лиза (лазерный Интерферометр космической антенны). На цокольном прекрасно ЛИГО обнаруживает гравитационные волны, эквивалентной части спектра слышимого звука, как и тот, который производят наши слияния черных дыр. Но, много интересных источников этих волн приведены на низких частотах. Поэтому физики должен отправиться в космос, чтобы обнаружить их. Главная цель нынешней миссии Лиза навигаторе (который начался в декабре), — проверка работы детектора. «С ЛИГО вы можете остановить инструмент, открывает вакуумный и чтобы исправить это,» сказал Скотт Хьюз МИТ. — Но в космосе ничего не откроет. Сразу нормально нужно делать, что хорошо работает».
Цель Лизы прост: использование лазерных интерферометров, космический аппарат пытается точно измерить относительное положение двух 1,8-дюймовый золото-платина кубики в свободном падении. Специальный электрод помещены в коробки по 15 сантиметров друг от друга, тестовые задания будут защищены от солнечного ветра и других внешних факторов, так что можно будет обнаружить небольшие движения, вызванные гравитационными волнами (я надеюсь).
Наконец, есть два эксперименты, призванные искать отпечатки, оставленные первичных гравитационных волн в реликтовом излучении (послесвечение Большого Взрыва): BICEP2 и спутника Планк. BICEP2 объявила об обнаружении себя в 2014 году, но выяснилось, что сигнал оказался ложным (виновата космическая пыль).
И сотрудничество продолжать охоту в надежде пролить свет на раннюю историю нашей Вселенной — и, мы надеемся, подтверждают основные предсказания теории инфляции. Эта теория предсказала, что вскоре после своего рождения Вселенная претерпела быстрый рост, который может не оставить мощных гравитационных волн слева отпечаток на реликтовом излучении в форме световых волн (поляризация).
Каждый из четырех режимов гравитационных волн, астрономы откроют четыре новые окна по вселенной.
Но, мы знаем, что вы думаете: пришло время, чтобы запустить варп-двигатель, человек! Будет открытие ЛИГО, чтобы построить Звезду смерти на следующей неделе? Конечно, они не. Но чтобы лучше понять гравитацию, тем больше мы будем понимать, как строить такие вещи. В конце концов, это работа ученых, что они зарабатывают себе на хлеб. Понимание того, как работает Вселенная, мы больше не можем полагаться на свои способности.
Мы нашли гравитационные волны. Что дальше?
Илья Хель