LIGO/Aurore Simonnet/Sonoma State University Po 100 rokoch hľadania medzinárodný tím fyzikov potvrdil existenciu Einsteinovej gravitačné vlny , ktorý označuje jeden z najväčších astrofyzikálnych objavov minulého storočia. Je to obrovská vec, pretože to nielen zlepšuje naše chápanie fungovania vesmíru, ale otvára aj úplne nový spôsob jeho štúdia.
The gravitačná vlna Signál zachytili fyzici na LIGO 14. septembra minulého roku a historické oznámenie bolo urobené na tlačovej konferencii dnes ráno. Odborníci už hovoria, že objav je aútočiť na Nobelovu cenu
Gravitačné vlny sú také vzrušujúce, pretože boli poslednou veľkou predpoveďou Einsteina všeobecná teória relativity to bolo potrebné potvrdiť a ich objavenie nám pomôže pochopiť, ako je vesmír formovaný hmotou.
Gravitačné vlny sú podobné zvukovým vlnám, ktoré sa šíria priestorom rýchlosťou svetla. povedal výskumník gravitácie David Blair , z University of Western Australia. „Až doteraz bolo ľudstvo hluché k vesmíru. Zrazu vieme, ako počúvať. Vesmír prehovoril a my sme pochopili.“
Čo to pre nás znamená? Len si spomeňte na všetky objavy, ktoré prišli vďaka objavu röntgenových a rádiových vĺn – teraz, keď dokážeme odhaliť gravitačné vlny, budeme mať úplne nový spôsob, ako vidieť a študovať vesmír.
Vráťme sa však na chvíľu späť a vysvetlime si, čo vlastne gravitačné vlny sú. Podľa Einsteinovej teórie môže byť štruktúra časopriestoru zakrivená čímkoľvek masívnym vo vesmíre. Keď sa dejú kataklizmatické udalosti, ako napr čierne diery splynutím alebo výbuchom hviezd sa tieto krivky môžu vlniť inde ako gravitačné vlny, rovnako ako keby niekto hodil kameň do jazierka.
V čase, keď sa tieto vlnky dostanú k nám na Zem, už sú malinký (približne miliardtina priemeru atómu), a preto sa ich vedci toľko rokov snažili nájsť.
Ale vďaka LIGO – laserovému interferometrovému observatóriu gravitačných vĺn – sa nám ich konečne podarilo odhaliť. Laboratórium LIGO funguje na princípe odrážania laserov tam a späť v dvoch 4 km dlhých rúrach, čo umožňuje fyzikom merať neuveriteľne malé zmeny v časopriestore.
Jedného 14. septembra 2015 zachytili vo svojom Livingstonovom laboratóriu v Louisiane pomerne veľkú zmenu, čo by ste nazvali zlom v systéme. Potom, o 7 milisekúnd neskôr, zachytili rovnaký skok so svojím laboratóriom v Hanforde vo Washingtone vzdialenom 4 000 km, čo naznačuje, že to spôsobila gravitačná vlna prechádzajúca Zemou.
V nasledujúcich mesiacoch vedci tento signál dôsledne študovali, aby zistili, či ho mohlo spôsobiť niečo iné. Obrovským záverom však je, že výkyv bol spôsobený gravitačnými vlnami - objav má štatisticky významnú hodnotu 5,1 sigma, čo znamená, že existuje len šanca 1 ku 6 miliónom, že výsledkom je náhoda.
V skutočnosti sa signál takmer dokonale zhoduje s tým, ako vedci predpovedali gravitačné vlny na základe Einsteinovej teórie.Nižšie môžete vidieť signál s prekrytými predpoveďami:
LINK
Odkiaľ sa teda táto gravitačná vlna vzala? Fyzikom sa podarilo vysledovať signál späť k zlúčeniu dvoch čiernych dier asi pred 1,3 miliardami rokov.
Táto udalosť - čo je samo o sebe veľký problém, keďže nikto nikdy nezbadal dvojhviezdu čierna diera zlúčenie predtým - bolo také masívne, že výrazne zdeformovalo štruktúru časopriestoru a vytvorilo vlnky, ktoré sa rozprestierali po celom vesmíre... konečne sa k nám dostali minulý rok.
'Objav tejto gravitačnej vlny naznačuje, že splývajúce čierne diery sú ťažšie a početnejšie, než mnohí vedci predtým verili,' povedal výskumník LIGO Eric Thrane , z Monash University v Austrálii. 'To je dobrým znamením pre detekciu veľkých populácií vzdialených čiernych dier... Bude zaujímavé vidieť, aké ďalšie zdroje gravitačných vĺn sú tam vonku a čakajú na objavenie.“
Toto je však len začiatok toho, čo nás môžu gravitačné vlny naučiť – niekoľko ďalších observatórií a detektorov gravitačných vĺn je naplánovaných na spustenie v priebehu nasledujúcich piatich rokov a tie nám umožnia citlivejšie detekovať gravitačné žiarenie.
Rovnako ako v súčasnosti môžeme počúvať rádiové vlny, aby sme zistili, čo sa stalo v histórii nášho vesmíru, teraz máme možnosť urobiť to isté s gravitačnými vlnami. A čo je najvzrušujúcejšie je, že práve teraz nemôžeme ani začať predpovedať, k čomu by to mohlo viesť.
Výskum bol Vydaný v Fyzické prehľadové listy .
Živé aktualizácie z tlačovej konferencie si môžete pozrieť nižšie:
10:00 ET: Dobre, odpočítavanie je oficiálne spustené! Do začiatku tlačovej konferencie zostáva pol hodiny a 15 minút, kým k nej budeme mať prístup. Tu v Sydney sú 2 hodiny ráno, takže sa vopred ospravedlňujeme za prípadné preklepy počas tohto živého prenosu – nikdy nedovoľte, aby zlé časové pásmo prekážalo fyzike!
10:04 ET: Kým čakáme,zistiť viaco tom, čo hovoria klebety, bude oznámené dnes - čo je prvý jasný, jednoznačný dôkaz existencie gravitačných vĺn (niečo, čo Einstein predpovedal pred 100 rokmi). Môžete tiež sledovať tento rozhovor s fyzikom Lawrencom Kraussom, ktorý ako prvý odštartoval klebety.
10:14 ET: Ideme na to, chlapci. Fyzika, ako ju poznáme, sa môže navždy zmeniť...
10:23 ET: Poďme sa všetci odvrátiť od čakacej hrysledovanie tohto hudobného súhrnuposledného neúspešného hľadania gravitačných vĺn, nastavených na melódiu 'The Circle of Life'. Dúfajme, že tentoraz nás čakajú lepšie správy!
10:31 ET: France Córdova, riaditeľka Národnej vedeckej nadácie, nás víta na vyhlásení.
10:35 ET: „Dámy a páni, zachytili sme gravitačné vlny. Zvládli sme to!' EEEEEK!!!!!!!! Toto je chlapi!!! Vlastne plačem.
10:36 ET: Tento signál bol videný 14. septembra minulého roku a bol výsledkom dvoch čiernych dier, ktoré sa zrazili a zlúčili približne pred 1,3 miliardami rokov.
10:36 ET: Viac podrobností prichádza rýchlo, ale teraz si to vyjasnime – boli zaznamenané gravitačné vlny a čoskoro sa otvorí okno do vesmíru, aké sme nikdy predtým nemali. Zmení to aj naše chápanie fungovania vesmíru. A to KONEČNE dáva Einsteinovi za pravdu!
10:37 ET: Sledujeme video dvoch čiernych dier, ktoré sa špirálovito otáčajú okolo seba a nakoniec sa spájajú, čím sa spúšťajú gravitačné vlny. Toto je vôbec prvýkrát, čo sme videli zlúčenie binárnych čiernych dier.
10:38 ET: Čierne diery mali asi 30-násobok hmotnosti Slnka a zrýchlili na polovicu rýchlosti svetla, keď do seba narazili, len aby ste mali predstavu, aká veľká bola zrážka!
10:39 ET: Dobre, teraz vidíme simuláciu gravitačných vĺn pochádzajúcich zo zlúčenia čiernych dier a potom sa šíria smerom k Zemi, kde veľmi, veľmi postupne spôsobia, že sa Zem chveje ako želé.
10:40 ET: Neprepadajte panike, Zem sa v skutočnosti nijakým zjavným spôsobom nekrúti. Hovoríme o malých, malých zmenách, ktoré dokáže zachytiť iba LIGO. „Snažíme sa zmerať veci jednu tisícinu priemeru protónu,“ povedal David Reitze, výkonný riaditeľ LIGO.
10:41 ET: Reitze to prirovnáva k pokusu zmerať vzdialenosť medzi Slnkom a jeho najbližšou hviezdou – LIGO to dokáže zmerať na úroveň približne šírky ľudského vlasu. Pôsobivé!
10:42 ET: „Toto bol vedecký mesačný záber... a urobili sme to, pristáli sme ďalej mesiac .' ÁNO!
10:43 ET: OK, takže teraz dostávame ďalšie informácie o samotnom objave od hovorkyne LIGO Gabriely González. Čoskoro vám tiež poskytneme ďalšie informácie o tom, čo to všetko znamená.
10:44 ET: Tím LIGO bol schopný zmerať malú gravitačnú vlnu pomocou dvoch laboratórií súčasne - jedného v Livingstone, Louisiana a jedného v Hanforde, Washington. Vlny sú také malé, že ak by ste to malé skreslenie videli len v jednom laboratóriu, neverili by ste, že sú skutočné, vysvetľuje González.
10:45 ET: Takže tu je dymiaca pištoľ. Toto sú signály, ktoré najprv zachytilo laboratórium Livingston a o 7 milisekúnd neskôr Hanford v septembri 2015.
Zmeny, ktoré zaznamenali, boli len veľmi malou časťou priemeru protónu, ale úžasné je, že sa do značnej miery PRESNE zhodujú s predpoveďami vedcov o tom, ako by vyzerali gravitačné vlny (prekryté nižšie).
10:46 ET: Jednotkou merania je napätie - čo znamená napätie v časopriestore, čo je samo o sebe neuveriteľné.
10:47 ET: Gravitačné vlny, ktoré sme si všimli, vznikli vo vzdialenosti viac ako 1 miliardy svetelných rokov, „keď sa tu na Zemi ešte len začínal rozširovať mnohobunkový život,“ vysvetľuje González.
10:50 ET: OK, wow. Teraz nám hrajú skutočný zvuk, ktorý vyprodukovala gravitačná vlna! To je neuveriteľné. POČÚVAME GRAVITAČNÉ VLNY. Čo je toto za život?!
10:50 ET: S novými observatóriami, ktoré budú online na budúci rok, budeme môcť lepšie mapovať a sledovať, odkiaľ prichádzajú gravitačné vlny.
10:51 ET: „Toto je len začiatok, objavili sme gravitačné vlny zo spojenia čiernych dier. Bola to veľmi dlhá cesta, ale toto je len začiatok. Je to prvé z mnohých, ktoré prídu... teraz, keď vieme, že tam vonku sú binárne čierne diery, začneme počúvať vesmír.“
10:56 ET: Fyzik Rainer Weiss nám poskytuje ďalšie podrobnosti o objave a citlivosti laboratória LIGO. Je úplne úžasné, že LIGO dokázalo zachytiť také drobné zmeny s takou neuveriteľnou presnosťou.
10:57 ET: Ako teda LIGO funguje? Fyzici v podstate vyžarujú svetlo z laserov do dvoch rúrok v tvare písmena L a toto svetlo je odrážané tam a späť súpravou zrkadiel. Akékoľvek drobné vlnky v časopriestore spôsobia mierne zmeny načasovania tohto laserového svetla a detektory LIGO to dokážu zachytiť.
10:59 ET: Ooooh Weiss sa hrabal v teoretických fyzikoch. Horieť!
11:01 ET: Ó človeče, je úžasné vidieť, ako sa všetci vedci objímajú a povzbudzujú. Toto je taký obrovský deň a vyžaduje si veľa tvrdej práce od toľkých výskumníkov.
11:04 ET: Detekcia gravitačných vĺn bude zverejnená dnes v Fyzické kontrolné listy, s ďalšími papiermi.
11:06 ET: Dobre, teraz vidíme simuláciu toho, ako vlastne gravitačné vlny vznikli zlúčením dvoch čiernych dier. Celkový výkon v gravitačných vlnách počas krátkej kolízie týchto čiernych dier bol 50-krát väčší ako všetok výkon vydaný všetkými hviezdami vesmíru dohromady. Ktovie.
11:07 ET: Pretože zrážka bola taká krátka, uvoľnená energia nebola až taká veľká, len ekvivalentná zobratiu troch sĺnk a ich zničeniu, NBD.
11:07 ET: Teraz sa budeme môcť pokúsiť odhaliť gravitačné vlny z množstva iných astronomických udalostí. „LIGO otvorilo nové okno do vesmíru,“ hovorí Kip Thorne, spoluzakladateľ LIGO.
11:08 ET: Čo je na tom naozaj vzrušujúce, je to, že nám to dáva úplne nový spôsob, ako vidieť vesmír - rovnako ako objav rádiových vĺn. 'Myslím, že si môžeme byť celkom istí, že uvidíme veľké prekvapenia - možno ešte väčšie prekvapenia cez okno gravitačných vĺn ako cez rádiové a röntgenové okná,' povedal Thorne.
11:10 ET: 'Páni, Einstein by teraz žiaril, však?' ÁNO, Córdova, urobil!
11:13 ET: Dobre, zatiaľ čo robíme oficiálne poďakovanie, zasekneme sa v novinách, ktoré sme práve vydali, aby sme vám vyššie poskytli ďalšie podrobnosti.
11:15 ET: Je čas otázok!
11:16 ET: Mysleli si vedci, že výsledok je príliš dobrý na to, aby to bola pravda? Absolútne. Preto im po objavení signálu v septembri trvalo tak dlho, kým to oznámili.
11:22 ET: Dobrá otázka: Očakávame, že uvidíme oveľa viac gravitačných vĺn, alebo sme mali šťastie a zbadali sme udalosť raz za desaťročie? Krátka odpoveď: Áno! Fyzici by tento rok mali byť schopní vidieť niekoľko ďalších signálov a budú schopní zvýšiť citlivosť interferometrov, aby, dúfajme, získali viac údajov.
11:29 ET: Niekoľko skvelých otázok o tom, čo bude ďalej. Jedným vzrušujúcim vývojom je spustenie LISA - Laser Interferometer Space Antenna Project - čo je vesmírne observatórium gravitačných vĺn. To je dôležité, pretože LISA bude schopná počúvať signály gravitačných vĺn bez akéhokoľvek hluku pozadia zo Zeme.
11:30 ET: Tento stream naživo sleduje zrejme asi 90-tisíc z nás. Sakra, áno, veda!
11:31 ET: Ďalší zábavný fakt, Kip Thorne bol vedeckým konzultantom Interstellar . Kto sa teda teší Interstellar 2?
11:32 ET: Prečítame si tu množstvo otázok, pretože zdieľame veľa detailov. Ale hlavnou správou, ktorú potrebujete vedieť, je, že toto je len začiatok. Interferometre budú citlivejšie a budú schopné zachytiť nižšie frekvencie, čo znamená, že v budúcnosti budeme schopní oveľa lepšie pochopiť tieto gravitačné vlny.
11:33 ET: Pekná otázka: Čo to znamená pre nás tu na Zemi? Posúva nás to ďalej vo vede o cestovaní v čase? „Prináša nám to oveľa hlbšie pochopenie toho, ako sa časopriestor správa, keď je extrémne zdeformovaný,“ hovorí Thorne. „Nemyslím si, že nás to priblíži k tomu, aby sme mohli cestovať v čase. Prial by som si to, ale to je iný smer.“ Sakra, prepáčte chlapci.
11:37 ET: Dobre, webový prenos sa práve končí. So všetkými aktualizáciami sme vám ešte nemali možnosť povedať, akí sme z tejto správy ohromení, šťastní a nadšení. Veda je vždy úžasná, ale toto je jedna z najväčších vecí, ktoré sa udiali od prvého uvedenia Energyeffic pred ôsmimi rokmi, a napísať toto teraz je priam ohromujúce (a to nie je len ranné rozprávanie). ĎAKUJEME všetkým, že ste sa s nami pozerali a tešili sa. Bez vás by sme to nezvládli.
Tlačová konferencia sa vysiela naživo tu: