Miks Gravitatsioonilised Lained On Nii Põnevil

{h1}

Gravitatsiooniline laine uurimisringkond näib olevat märkimisväärne edu. Siin on tohutu leidmine.

Don Lincoln on Ameerika Ühendriikide energeetikaministeeriumi Fermilab, riigi suurim suured Hadron Collider uurimisinstituut, vanemteadur. Ta kirjutab ka teaduse kohta avalikkusele, sealhulgas tema hiljutisi "Suur Hadroni Collider: Higgs Bosoni erakordne lugu ja muud asjad, mis hämmastavad teie meelt"(Johns Hopkinsi ülikooli press, 2014). Saate teda jälgida Facebook. Lincoln panustas selle artikli WordsSideKick.com'ile Eksperdihääled: Op-Ed & Insights.

Gravitatsiooniline laine uurimisringkond näib olevat märkimisväärne edu.

Paar nädalat tagasi tegid kaks uurimisrühma, kes on nimetatud vastavate gravitatsioonilaine detektorite (LIGO ja Virgo koostöös) nimega, oma esimese teadaande selle kohta, et nende piipide ühine avastamine ruumi-aja kangas. Räbu tekkisid väga energilised kokkupõrked - antud juhul musta auku ühendatud paar. Mõni päev hiljem teatas Nobeli preemiakomitee, et ta on andnud 2017. aasta Nobeli füüsikapreemia triikle füüsikutele nende rollide eest, võimaldades üldiselt gravitatsioonilaineid tuvastada.

Ja täna (16. oktoober) tegi kaks koostööd veel üks tähelepanuväärne teade. 17. augustil avastasid nad gravitatsioonilaineid koos nähtava valguse kaugvaatega, mida nägid võimas teleskoobid. Seekord oli vaatlus ühinevate, mitte mustade aukude, vaid kahe neutroniteta tähega - äärmiselt tihedad tähed rümbad. Täpsemalt, kaks LIGO detektorit Louisiana ja Washingtoni osariigis täheldasid neid laineid - ja Virgo, Itaalia lähedal Pisa lähedal. See tähendab, et sündmus toimus Virgo pimealal, mis aitas kindlaks teha ühinemise asukoha. [Gravitatsioonilised lained neutronitähtedelt: avastamine on selgitatud]

Vähem kui 2 sekundit pärast seda, kui LIGO tuvastas gravitatsioonilaineid, oli kaks orbiidivat satelliiti, mis surus universumi kõige võimsamat tüüpi plahvatust, mida nimetatakse gammakiirguse purunemiseks. Löök pärineb NGC 4993-st elliptilistest galaktikatest, mis on umbes 130 miljonit heleskiirte kaugusel tähtkuju Hydra. Selliste gravitatsioonilainete tuvastamiseks pikka aega kehtinud protokollide kogumi abil teavitasid LIGO ja Virgo koostöörühmad maailma astronoomiliste kogukondade liikmeid, kes muutsid oma teleskoobid lõunataguse osasse, kus gammakiirgus ja gravitatsiooniline lained on pärit. Seal leidis astronoomid taevas uut valgust.

Nähtava valguse jälgimine koos gravitatsioonilainetega erineb nende kosmiliste rippide varasematest näidetest ja toob kaasa selle, et põhjus oli teine ​​mehhanism. Musta auku paarid on nähtamatult ühendatud, kuid paar neutronitevaheliste tähtede vahel üksteise külge on üsna erinev metsaline. Sellised sündmused on kataklüsmilised, kuumutades materjali muutumatu temperatuuri ja lööklaine kosmosesse. [Top 10 suurimad plahvatused kunagi]

Neutronilangused on tähtamäärad, mis tekivad siis, kui suured tähed lähevad supernoovale, põhjustades nende südamike kokkuvarisemise. Kui tuumad kollapsid, moodustuvad tähe aatomite prootonid ja elektronid koos, et saada neutronid. Tulemuseks on sisuliselt tihedalt pakitud neutronite linnamõõduline pall, kuid sama massiga kui meie oma päike. Neutron-tähtaine on uskumatult tihe - nii palju, et selle pisikesed kaaluksid nii palju kui väike mägi.

Teatud künnise massi üle ei saa neutronite tähtede olemas olla, sest nende gravitatsioon muutub nii suureks, et tähed varisevad mustadesse aukudesse. Täpne mass, mille juures see kokkuvarisemine toimub, on ebakindel, kuid see sõltub nii neutron-star-materjali temperatuurist kui ka sellest, kui kiiresti neutron-star täidab.

Kui kaks neutron-tähte kokku põrkuvad, võib juhtuda üks kahest asjast. Kui kaks tähte on piisavalt väikesed, on tulemuseks üks suurem neutroniteta täht. Kuid kui kahe tähe kogumass on läve kohal, siis neutroniteta tähed kaovad ühte musta auku. Täna esitatud andmed ei saa veel kindlaks teha, mis juhtus sel juhul. Järelejäänud on kas üks kõige raskematest neutroniteta tähte või üks kergeid mustavasid auke.

Kuigi me ei saa olla kindel, tundub tõenäolisem, et tulemus on must auk. Selle põhjuseks on asjaolu, et mustava aukude moodustumist põhjustab tihtipeale gammakiirte tekkimine. Kui tulemus on suurem neutroniteta staar, peaksid kokkupõrkega tekkinud prahid peksma gammakiirgust, enne kui nad pääsevad. Arvestades, et täheldati gamma-ray-lõhkemist, peeti esimest võimalust tõenäolisemaks. Kuid on liiga vara, et olla kindel mõlemal viisil.

Mida me teame täna teada antud intsidendi kohta? Kui kahtlemata on ülemääraselt kasutatud nali, siis kaugel kaugel olevas galaktikas on kaks neutronilast starti. Eoste jooksul eraldasid nad märkamatu hulga gravitatsioonilisi laineid, mis energiaid kaevasid.

Albert Einstein ennustas 1916. aastal gravitatsioonilainete olemasolu tema üldise relatiivsuse teooria tagajärjel. Üldine relatiivsus selgitab gravitatsiooni käitumist kui ruumi ja aja paindumist. Massiivsed objektid moonutavad otseses mõttes kosmose kuju. Ja kui need objektid liiguvad, saavad nad seadistada laineid ruumis, mis liiguvad valguse kiiruse suunas, sarnaselt ripplitega, mis tekivad, kui veerisid vette asetatakse tiigusse. [8 kuidas sa näevad Einsteini relatiivsusteooria reaalses elus]

Kuna orbitaarsed neutronitetakaardid kaotasid energiat gravitatsioonilisel kiirgusel, vähenes nende orbiidi raadius ja suurenes. Viimastel hetkedel, enne kui kaks tähte koondusid, sõidavad nad valguse kiiruse lähedal. Kuna neutronite tähed on väiksemad massist ja suuremad kui mustad aukud, olid nad üksteisest kaugemal kui varem täheldatud mustade aukude ühinemised. See tähendab, et väljavoolatud gravitatsioonilised lained on palju väiksemad kui sarnaste sündmuste varasemate teadaannetega. Seetõttu on meie gravitatsioonilaine detektorid vaid tundlikud neutron-star-kokkupõrke korral, mis on palju lähemal Maale. Lisaks on gravitatsioonilainetel erinevad omadused. Kui kaks neutron-tähte ühinevad, võivad tuvastatavad gravitatsioonilained püsida umbes minuti jooksul. Seevastu musta aukude paaride täheldatud liitmine toimus vaid mõne sekundi jooksul.

Gravitatsioonilised lained kolisid kogu kosmosesse, kuni nad ületasid päikesesüsteemi. Kolm maakera detektorit - USA-s kaks (LIGO) ja üks Itaalias (Virgo) - vaatasid ruumi väikest venitamist ja kokkusurumist kui gravitatsioonilaineid, mis möödusid. Iga detektor on L-i kuju, kusjuures iga jalg on pikk umbes 2 miili (3,2 kilomeetrit). Laserite ja peeglite abil saab see seade tuvastada L-iga jaluse pikkuses palju väiksemaid muutusi kui prooton. Tundlikkus on samaväärne kauguse mõõtmisega siit Alfa-Centaurini ja suutma näha muutusi nii väike kui paksus inimese juuksed.

Kui gravitatsioonilised lained emitati, olid ka gammakiirgused. Nad sõitsid ka NGC 4993 ja Maa vahel 130 miljonit kerget aastat ning neid jälgisid NASA Fermi ja ESA INTEGRAL satelliidid.

Tšiili teleskoopide tiitlil oli õnneks võimalus olla esimene seas, kes nägi uut säravat allikat, mida seal varem ei olnud. Näiteks Blanco teleskoop näitas ühinemise asukoha identiteeti, kuigi mitmed muud rajatised tegi samaaegseid vaatlusi. Kui asukoht kindlaks määrati, võiksid jõuda ka teised teleskoobid, sealhulgas NASA Hubble kosmoseteleskoop ja Chandra röntgenikiirgus. Need tähelepanekud toimusid üle kogu maailma järgmise kahe nädala jooksul.

Niisiis, milline on selle vaatluse kasutamine? Noh, me oleme nüüd astunud uue astronoomia ajastu. Teadlased ei piirdu enam elektromagnetilise spektriga, kui nad otsivad taevas suurepäraste kosmiliste sündmuste jaoks; nad saavad segule lisada gravitatsioonilised tähelepanekud.

Kuid konkreetsemalt kinnitab see mõõtmine lõplikult, et neutron-star-ühendused on üks gamma-ray-purunemise põhjus. Seda on juba kaua kahtlustatud, kuid gamma-kiirte ja gravitatsiooniliste lainete üheaegne jälgimine seda kinnitab.

Neutronide tähtede ühendamine on ka Maal leitud raskemate keemiliste elementide allikas. See uus tähelepanek annab ülevaate sellest, kuidas see juhtub. Juba sellest sündmusest tehtud mõõtmised kinnitasid, et loodi kuld, uraan ja plaatina. Võimalikult pärines teie või teie vanema abielusõrmuste kuld kahel neutronvangil, mil miljardeid aastaid tagasi ühendati.

Üks oluline küsimus, millele saab vastata, on gravitatsioonilainete kiirus. Pikgalt arvasin, et see on valguse kiirus, 2003. aastal tehtud esialgne mõõtmine Jupiteri poolt läbitud kaugemas kvaaseris näitas, et valgus ja gravitatsioon sõidud sama kiirusega - kuigi mõõtmine ei olnud väga täpne. Kuid tänane mõõtmine on uimastamist. Pärast 130 miljoni valguse vältel reisimist sattusid raskuskiirusega reisivad gammakiirgused kiirteel maapinnale 1,7 sekundi jooksul teineteise järel, kus esimesena jõudis gravitatsioonilised lained. See on gravitatsiooni kiiruse lõplik mõõtmine.

Kuigi tänane mõõtmine on põnev, on oluline meeles pidada, et see on vaid üks tähelepanek. Isegi põnevam on asjaolu, et astronoomid on just seda võimet ära kasutama hakanud. Gravitatsioonilised lainetektorid hakkavad meile lihtsalt ütlema universumi kõige vägivaldsemate sündmuste kohta. Ma ei tea veel seda, mida nad meile meile ütlevad, kuid see on põnev.

Algne artikkel WordsSideKick.com kohta.


Video Täiendada: .




Uurimistöö


Kas Vesinik Võib Olla Tuleviku Kütus?
Kas Vesinik Võib Olla Tuleviku Kütus?

Kuidas California Võim Kriis Toimib
Kuidas California Võim Kriis Toimib

Teadusuudised


Putukate Kõndimine Surnud: Kuidas Seened Muudab Mardikad Tapja Zombies
Putukate Kõndimine Surnud: Kuidas Seened Muudab Mardikad Tapja Zombies

Mis Võiks Olla Kiiremini Kui Valguse Kiirus?
Mis Võiks Olla Kiiremini Kui Valguse Kiirus?

Mystery Solved: Kuidas Lendas Lennukiga Linnu Lendas
Mystery Solved: Kuidas Lendas Lennukiga Linnu Lendas

Kas
Kas "Brain Training" Mängud Tõesti Toimivad? (Op-Ed)

Mis Vahe On Aasia Ja Aafrika Elevantide Vahel?
Mis Vahe On Aasia Ja Aafrika Elevantide Vahel?


ET.WordsSideKick.com
Kõik Õigused Reserveeritud!
Mistahes Materjalide Reprodutseerimine Lubatud Ainult Prostanovkoy Aktiivne Link Saidile ET.WordsSideKick.com

© 2005–2019 ET.WordsSideKick.com