Usa ondas gravitacionales. La esencia de las ondas gravitacionales con palabras simples.

Valentin Nikolaevich Rudenko está dividida por la historia de su visita a la ciudad de Kashin (Italia), donde pasó una semana en la entonces construida por la "antena gravitatoria", el interferómetro óptico de Michelson. En el camino hacia el destino, el conductor del taxi está interesado en la instalación para la cual se construye la instalación. "Aquí la gente piensa que esto es para una conversación con Dios", admite el conductor.

- ¿Qué son las ondas gravitacionales?

- La onda gravitacional es una de las "portadoras de información astrofísica". Hay canales visibles de información astrofísica, un papel especial en la "visión lejana" pertenece a los telescopios. Los astrónomos también dominaron los canales de baja frecuencia: microondas e infrarrojos, y rayos X de alta frecuencia y gamma. Además de la radiación electromagnética, podemos registrar flujos de partículas desde el espacio. Para este propósito, los telescopios de neutrinos se utilizan: detectores de partículas de neutrinos cósmicos de gran tamaño, que interactúan débilmente con la sustancia y, por lo tanto, es difícil registrarse. Casi todos los predichos teóricamente, los tipos de laboratorio y estudiados de "portadores de información astrofísica" se dominan de manera confiable en la práctica. La excepción fue la gravedad, la interacción más débil en el micrómetro y la fuerza más poderosa en el macromir.

La gravedad es la geometría. Las ondas gravitacionales son las ondas geométricas, es decir, las ondas que cambian las características geométricas del espacio al pasar a través de este espacio. Hablando aproximadamente, estos son olas de deformación del espacio. La deformación es un cambio relativo en la distancia entre dos puntos. La radiación gravitacional difiere de todos los demás tipos de radiación, precisamente el hecho de que son geométricos.

- ¡Las ondas gravitacionales predijeron Einstein?

- Se considera formalmente que las ondas gravitacionales predijeron que Einstein, como una de las consecuencias de su teoría general de la relatividad, pero en realidad su existencia se hace evidente ya en la teoría especial de la relatividad.

La teoría de la relatividad asume que, debido a la atracción gravitacional, es posible un colapso gravitacional, es decir, apretar el objeto como resultado del colapso, más o menos hablando, hasta el punto. Luego, la gravedad es tan fuerte que la luz ni siquiera puede salir de ella, por lo que tal objeto está figurativamente llamado un agujero negro.

- ¿Cuál es la característica de la interacción gravitacional?

Una característica de la interacción gravitacional es el principio de equivalencia. De acuerdo con ella, la reacción dinámica del cuerpo de prueba en el campo gravitacional no depende de la masa de este cuerpo. En pocas palabras, todos los cuerpos caen con la misma aceleración.

La interacción gravitacional es la más débil de nosotros hoy.

- ¿Quién fue el primero en tratar de atrapar una ola gravitacional?

- El experimento de ondas gravitacionales fue el primero en pasar a Joseph Weber de la Universidad de Maryland (EE. UU.). Creó un detector gravitacional, que ahora se almacena en el Museo Smithson en Washington. En 1968-1972, Joe Weber realizó una serie de observaciones sobre un par de detectores espaciados espaciales, tratando de asignar casos de "coincidencias". La recepción de coincidencias se toman prestados de la física nuclear. La baja importancia estadística de las señales gravitacionales recibidas por Weber causó una actitud crítica hacia los resultados del experimento: no hubo ninguna confianza que fuera posible arreglar las ondas gravitacionales. En el futuro, los científicos intentaron aumentar la sensibilidad de los detectores de tipo weber. El desarrollo del detector cuya sensibilidad fue adecuada para el pronóstico astrofísico, tomó 45 años.

Durante el inicio del experimento antes de la fijación, se realizaron muchos otros experimentos, se registraron pulsos durante este período, pero tenían una intensidad demasiado pequeña.

- ¿Por qué no declaras inmediatamente la fijación de la señal?

- Las ondas gravitacionales se registraron en septiembre de 2015. Pero incluso si la coincidencia se solucionó, es necesario antes de declarar, para demostrar que no es accidental. En una señal, eliminada de cualquier antena, siempre hay emisiones de ruido (ráfagas a corto plazo), y una de ellas puede ocurrir accidentalmente simultáneamente con un salpicaduras de ruido en otra antena. Demostrar que la coincidencia ocurrió no es accidentalmente posible utilizando evaluaciones estadísticas.

- ¿Por qué los descubrimientos en el campo de las ondas gravitacionales son tan importantes?

- Capacidad para registrar un fondo de reliquia gravitacional y medir sus características, como la densidad, la temperatura, etc., le permite acercarse al comienzo del universo.

Es atractivo que la radiación gravitacional es difícil de detectar, porque interactúa muy mal con una sustancia. Pero, gracias a la misma propiedad, pasa sin absorción de los objetos más lejanos de nosotros con los más misteriosos, desde el punto de vista de la materia, las propiedades.

Se puede decir que el paso de radiación gravitacional sin distorsión. El objetivo más ambicioso es explorar esa radiación gravitacional, que se separó de la materia primaria en la teoría de una gran explosión, que se creó en el momento de la creación del universo.

- ¿Elimina la apertura de la teoría cuántica de las ondas gravitacionales?

La teoría de la gravedad implica la existencia de un colapso gravitacional, es decir, apretar objetos masivos hasta el punto. Al mismo tiempo, la teoría cuántica de que la escuela de Copenhague ha desarrollado asume que, debido al principio de incertidumbre, es imposible indicar simultáneamente los parámetros como la coordenada, la velocidad y el impulso del cuerpo. Existe un principio de incertidumbre, es imposible determinar exactamente la trayectoria, porque la trayectoria es tanto la coordenada, como la velocidad, etc. Puede definir solo un corredor de confianza condicional dentro de este error, lo que está asociado con los principios de incertidumbre. . La teoría cuántica niega categóricamente la posibilidad de objetos de puntos, pero los describe estadísticamente de manera probabilística: no indica específicamente las coordenadas, sino que indica la probabilidad de que tenga ciertas coordenadas.

La cuestión de combinar la teoría cuántica y la teoría de la gravedad es uno de los problemas fundamentales de crear una única teoría de campo.

Ahora sigue trabajando, y las palabras "gravedad cuántica" significan un área de ciencia completamente avanzada, la frontera del conocimiento y la ignorancia, donde todos los teóricos del mundo están trabajando ahora.

- ¿Qué puede abrir la apertura en el futuro?

Las ondas gravitacionales deben ir inevitablemente a la base de la ciencia moderna como uno de los componentes de nuestro conocimiento. Asignan un papel importante en la evolución del universo y con la ayuda de estas olas, debe estudiarse el universo. El descubrimiento contribuye al desarrollo general de la ciencia y la cultura.

Si decide ir más allá de la ciencia de hoy, está permitido imaginar las líneas de comunicación gravitacional de telecomunicaciones, dispositivos reactivos sobre radiación gravitacional, instrumentos gravitacionales y de onda de la introscopia.

- ¿La proporción de ondas gravitacionales a psíquica y telepatía?

No tengo Los efectos descritos son los efectos del mundo cuántico, los efectos de la óptica.

Anna utkin habló

Olas gravitacionales - Imagen del artista.

Ondas gravitacionales: perturbaciones de la métrica de tiempo espacial, tumping de la fuente y propagando como ondas (la llamada "ondulación del espacio-tiempo").

En la teoría general de la relatividad y en la mayoría de las otras teorías modernas de la gravedad, las ondas gravitacionales se generan por el movimiento de cuerpos masivos con aceleración variable. Las ondas gravitacionales se distribuyen libremente en el espacio a la velocidad de la luz. Debido a la debilidad relativa de las fuerzas gravitacionales (en comparación con otras), estas ondas tienen una cantidad muy pequeña, con el registro de dificultad.

Ola gravitacional polarizada

Las ondas gravitacionales se predicen por la teoría general de la relatividad (OTO), muchos otros. Por primera vez, se descubrieron directamente en septiembre de 2015 por dos detectores gemelos, en los que se registraron las ondas gravitacionales, que probablemente se deben a la fusión de dos y la formación de un agujero negro rotativo más enorme. Los certificados indirectos de su existencia se conocían desde la década de 1970, desde las observaciones del acercamiento de los sistemas cercanos con observaciones, debido a la pérdida de energía en la radiación de las ondas gravitacionales. El registro directo de las ondas gravitacionales y su uso para determinar los parámetros de los procesos astrofísicos es una tarea importante de la física moderna y la astronomía.

En el marco de las ondas de separación, las ondas gravitacionales se describen mediante las soluciones de la Einstein del tipo de onda, que se están moviendo a la velocidad de la luz (en la aproximación lineal), la perturbación de la métrica del espacio-tiempo. La manifestación de esta perturbación debe ser, en particular, el cambio periódico en la distancia entre dos libremente cayendo (es decir, no hay efectos de ninguna fuerza) con masas de prueba. Amplitud h. La onda gravitacional es un valor sin dimensiones: el cambio relativo en la distancia. Amplificaciones máximas predichas de ondas gravitacionales de objetos astrofísicos (por ejemplo, sistemas dobles compactos) y fenómenos (explosiones, fusiones, pinzas con agujeros negros, etc.) cuando se miden en muy pequeño ( h. \u003d 10 -18 -10 -23). Una onda gravitacional débil (lineal) de acuerdo con la teoría general de la relatividad tolera la energía y el pulso, se mueve a la velocidad de la luz, es un transversal, cuadrupolo y descrito por dos componentes independientes ubicados en un ángulo de 45 ° entre sí (tiene dos Direcciones de polarización).

Diferentes teorías de diferentes maneras predicen la tasa de propagación de las ondas gravitacionales. En la teoría general de la relatividad, es igual a la velocidad de la luz (en la aproximación lineal). En otras teorías de gravedad, puede tomar cualquier valor, incluido el infinito. De acuerdo con el primer registro de las ondas gravitacionales, su dispersión fue compatible con un gravitona sin masa, y la velocidad se estimaba igual a la velocidad de la luz.

Generación de ondas gravitacionales.

El sistema de dos estrellas de neutrones genera ondulaciones de espacio-tiempo.

La onda gravitacional irradia cualquier asunto que se mueve con la aceleración asimétrica. Para ocurrir en una ola de amplitud sustancial, una masa extremadamente grande de emisor o enormes aceleraciones, la amplitud de la onda gravitacional es directamente proporcional a el primer derivado de la aceleración. Y la masa del generador, es decir, ~. Sin embargo, si algunos movimientos de objetos se aceleran, significa que hay algo de poder en el lado de otro objeto. A su vez, este otro objeto está experimentando un efecto opuesto (de acuerdo con la 3ª Ley de Newton), resulta que mETRO. 1 uNA. 1 = − mETRO. 2 uNA. 2 . Resulta que dos objetos emiten ondas gravitacionales solo en un par, y como resultado de la interferencia, están casi completamente apagadas. Por lo tanto, la radiación gravitacional en la teoría general de la relatividad siempre lleva el carácter de al menos la radiación cuádrupolo en Multipolo. Además, para los emisores no relativistas en la expresión de la intensidad de la radiación, hay un pequeño parámetro donde, el radio gravitacional del emisor, r. - su tamaño característico, T. - Período de movimiento característico, c. - La velocidad de la luz al vacío.

Las fuentes más fuertes de ondas gravitacionales son:

• frente (masas gigantes, aceleración muy pequeña),
• colapso gravitacional del sistema doble de objetos compactos (aceleraciones colosales con una masa bastante grande). Como el caso privado y más interesante, la fusión de las estrellas de neutrones. Dicho sistema tiene la luminosidad gravitacional y de las olas está cerca de la luminosidad máxima posible PLANAC.

Olas gravitacionales emitidas por un sistema de dos cuerpos.

Dos cuerpos que se mueven alrededor de órbitas circulares alrededor del centro común de masa.

Dos cuerpos vinculados gravitacionales con masas. mETRO. 1 I. mETRO. 2, moviendo no devasivo ( v. << c. ) En órbitas circulares alrededor de sus masas centrales comunes a distancia. r. Del uno al otro, las ondas gravitacionales de la próxima energía emiten, en promedio para el período:

Como resultado, el sistema pierde energía, lo que conduce al acercamiento de los cuerpos, es decir, a una disminución en la distancia entre ellos. Velocidad del acercamiento Tel:

Para el sistema solar, por ejemplo, la mayor radiación gravitacional produce subsistema y. El poder de esta radiación es de aproximadamente 5 kilovatios. Por lo tanto, la energía perdida por el sistema solar en radiación gravitacional por año es completamente insignificante en comparación con la energía cinética característica del tel.

SISTEMA DUAL COLAPSO GRAVITAL

Cualquier estrella doble al girar su componente alrededor del centro común de masa pierde energía (como se esperaba, debido a la emisión de ondas gravitacionales) y, al final, se fusiona. Pero para las estrellas ordinarias, no compactas, doble, este proceso lleva mucho tiempo, mucho más que la edad real. Si el sistema de doble compacto consiste en un par de estrellas de neutrones, agujeros negros o combinaciones de los mismos, la fusión puede ocurrir durante varios millones de años. Primero, los objetos se juntan, y su período de circulación disminuye. Luego, en la etapa final, se produce una colisión y un colapso gravitacional asimétrico. Este proceso dura una fracción de segundo, y durante este tiempo la energía se debe a algunas estimaciones de más del 50% del sistema de masas en radiación gravitacional.

Soluciones precisas básicas Einstein Ecuaciones para ondas gravitacionales

Volga Waves Bondi - Pirani - Robinson

Estas ondas se describen por un tipo métrico. Si ingresa una variable y una función, entonces de las ecuaciones de la ecuación

Tanya métrica

tiene la forma, y \u200b\u200bfuncionamiento, satisface la misma ecuación.

METRIC ROSEN.

Donde satisfaga

Métrico peresa

Donde

Einstein Cylindrical Waves - Rosen

En las coordenadas cilíndricas, tales olas tienen la apariencia y se ejecuta.

Registro de ondas gravitacionales.

El registro de ondas gravitacionales es bastante complejo debido a la debilidad de este último (distorsión pequeña de la métrica). Los instrumentos para su registro son detectores de ondas gravitacionales. Los intentos de detectar las ondas gravitacionales se hacen desde fines de la década de 1960. Las ondas gravitacionales de amplitud detectable nacen durante el colapso dual. Dichos eventos ocurren en las vecindad aproximadamente una vez por década.

Por otro lado, la teoría general de la relatividad predice la aceleración de la rotación mutua de las estrellas dobles debido a la pérdida de energía en la radiación de las ondas gravitacionales, y este efecto se fija de manera confiable en varios sistemas bien conocidos de objetos de doble compacto. (En particular, Pulsares con empresa compacta). En 1993, "para la apertura de un nuevo tipo de Pulsarov, que dio nuevas oportunidades en el estudio de la gravedad" por los abridores de la primera dual Pulsar PSR B1913 + 16 Russell Halsa y Joseph Taylor ML. El Premio Nobel de Física fue otorgado. La aceleración de la rotación observada en este sistema coincide completamente con las predicciones de la separación de las ondas gravitacionales. El mismo fenómeno se registró en varios casos: para PSR J0737-3039, PSR J0737-4715, PSR J0737-4715, SDSS J065133.338 + 284423.37 (generalmente abreviado J0651) y Double RX J0806 Systems. Por ejemplo, la distancia entre los dos componentes A y B de la primera estrella doble de dos PSR J0737-3039 Pulsares disminuye en aproximadamente 2,5 pulgadas (6,35 cm) por día debido a la pérdida de energía a las ondas gravitacionales, y esto sucede de acuerdo con Todos estos datos se interpretan como confirmación indirecta de la existencia de ondas gravitacionales.

Según las estimaciones, las fuentes más fuertes y bastante frecuentes de ondas gravitacionales para telescopios gravitacionales y antenas son desastres asociados con placas de doble sistemas en las galaxias más cercanas. En un futuro cercano, varios eventos similares por año, las métricas distorsionantes en el área circundante en 10 -21 -10 -23, se registrarán en detectores gravitacionales avanzados. Las primeras observaciones de la señal de la resonancia paramétrica de la métrica óptica, lo que hace posible detectar el efecto de las ondas gravitacionales de las fuentes periódicas de un doble doble en la radiación de los masers cósmicos, posiblemente obtenidos en el Observatorio de Radio Astronomía del RAS, Pushchino .

Otra posibilidad de detectar el fondo de las ondas gravitacionales que llenan el universo es el tiempo de alta precisión de los pulsares remotos, un análisis del tiempo de llegada de sus pulsos, que es característico de la acción bajo la acción que pasa a través del espacio entre la tierra y El pulsar de las ondas gravitacionales. Se estima para 2013, se debe plantear una precisión de tiempo en aproximadamente un solo orden para que pueda usarse ondas de fondo de una variedad de fuentes en nuestro universo, y esta tarea se puede resolver hasta el final de la década.

Según las ideas modernas, nuestro universo llena las ondas gravitacionales reliquias, que aparecieron en los primeros momentos después. Su registro permitirá obtener información sobre los procesos al comienzo del universo. 17 de marzo de 2014 a las 20:00 Moscú Tiempo en el Centro de Astrophísica de Harvard Smithsonian, se anunció que el grupo de investigadores estadounidenses que trabajan en el proyecto BICEP 2 se anunció para detectar la polarización de la radiación relictada de las perturbaciones de Tensor de Nonzero en el universo temprano, que es También el descubrimiento de estas ondas gravitacionales reliquias. Sin embargo, casi inmediatamente este resultado fue desafiado, porque, como resultó, la contribución no se tomó en cuenta adecuadamente. Uno de los autores, J. M. Kovac ( Kovac J. M.), admitió que "con interpretación y cobertura de estos experimentos BICEP2, los participantes en el experimento y los periodistas científicos se apresuraban un poco".

Confirmación experimental de la existencia.

La primera señal de onda gravitacional fija. Datos a la izquierda de un detector en Hanford (H1), a la derecha en Livingstone (L1). El tiempo se cuenta el 14 de septiembre de 2015, 09:50:45 UTC. Para visualizar la señal, se filtra por un filtro de frecuencia con un ancho de banda de 35-350 Hertz para suprimir las grandes fluctuaciones fuera del rango de alta sensibilidad de los detectores, también se aplicaron filtros de cabello a la banda para suprimir el ruido de las configuraciones. Fila superior: voltaje H en los detectores. GW150914 llegó por primera vez a L1 y después de 6 9 +0 5 -0 4 ms por H1; Para la comparación visual, los datos con H1 se muestran en el gráfico L1 en forma avanzada y desplazada por tiempo (para tener en cuenta la orientación relativa de los detectores). La segunda fila: los voltajes H de la señal de onda gravitacional que falta a través del mismo filtro de cabello de cinta 35-350 Hz. La línea continua es el resultado de la relatividad numérica para un sistema con parámetros compatibles con el estudio basado en el estudio de la señal GW150914, obtenida por dos códigos independientes con una coincidencia resultante 99.9. Líneas gruesas grises: un área del 90% de la probabilidad de fideicomiso de la forma de señal recuperada de estos detectores con dos métodos diferentes. La línea gris oscura simula las señales esperadas de la fusión de los orificios negros, el gris claro no utiliza modelos astrofísicos, y representa una combinación lineal de señal de wavelets sinusoidal-gaussianos. Las reconstrucciones se superponen un 94%. La tercera fila: errores residuales después de extraer la predicción filtrada de la señal de la relatividad numérica de la señal filtrada de los detectores. Rango inferior: presentación de un mapa de frecuencia de voltajes, que muestra un aumento en la frecuencia dominante de la señal con el tiempo.

11 de febrero de 2016 por las colaboraciones de LIGO y VIRGO. La señal de fusión de dos agujeros negros con una amplitud a un máximo de aproximadamente 10 -21 se registró el 14 de septiembre de 2015 a las 9:51 Detectores de dos LIGO en Hanford y Livingstone a través de 7 milisegundos entre sí, en el campo de la señal máxima. La amplitud (0,2 segundos) combinó la relación señal-ruido fue de 24: 1. La señal fue indicada por GW150914. La forma de la señal coincide con la predicción de la teoría general de la relatividad para la fusión de dos agujeros negros con masas 36 y 29 solar; El agujero negro emergente debe tener un parámetro solar y rotación de masa 62 uNA. \u003d 0.67. La distancia a la fuente es de aproximadamente 1.300 millones, resilientes a lo largo de las décimas de un segundo en energía de fusión, el equivalente a aproximadamente 3 masas solares.

Historia

La historia del término "onda gravitacional", búsqueda teórica y experimental de estas olas, así como su uso para estudios de fenómenos inaccesibles para otros métodos.

• 1900 - Lorenz sugirió que la gravedad "... puede aplicarse a una velocidad, ya no la velocidad";
• 1905 - Poincare Por primera vez, introdujo el término onda gravitacional (ONDE GRAVIFIQUE). Poincaré, a nivel de alta calidad, eliminó las objeciones establecidas de Laplace y mostró que la corrección asociada con las ondas gravitacionales a las leyes gravitacionales de las leyes generalmente aceptadas de los procedimientos de Newton se reduce, por lo tanto, el supuesto de la existencia de ondas gravitacionales no contradice las observaciones. ;
• 1916 - Einstein mostró que en el marco del sistema mecánico OTO transmitirá energía con las ondas gravitacionales y, en términos generales, cualquier rotación de estrellas relativamente fijas debe detenerse tarde o posterior, aunque, por supuesto, en condiciones normales, la pérdida de energía de la orden de la energía. es despreciable y prácticamente no medible (en este trabajo, creía erróneamente que el sistema mecánico conservaba constantemente la simetría esférica podría emitir ondas gravitacionales);
• 1918 - Einstein trajo la fórmula del cuadrupolo en el que la radiación de las ondas gravitacionales resulta ser el efecto del orden, configurando así el error en su trabajo anterior (se produce un error en el coeficiente, la energía de las olas es 2 veces menos);
• 1923 - Eddington: cuestionó la realidad física de las ondas gravitacionales "... Aplicar ... con la velocidad del pensamiento". En 1934, en la preparación de la traducción rusa de su monografía "Teoría de la relatividad", Eddington agregó varios capítulos, incluidos los capítulos con dos opciones para calcular las pérdidas de energía por una varilla giratoria, pero señaló que los métodos de cálculos aproximados de la OTO, En su opinión, no son aplicables a sistemas gravitacionales asociados. Así que se quedan dudas;
• 1937 - Einstein, junto con Rosen, exploró las soluciones de onda cilíndrica de las ecuaciones exactas del campo gravitatorio. Durante estos estudios, tuvieron dudas de que las ondas gravitacionales pueden tener un artefacto de soluciones aproximadas de las ecuaciones de las ecuaciones OTS (una correspondencia conocida en la revisión sobre el artículo de Einstein y Rosen "¿Hay ondas gravitacionales?"). Más tarde, encontró un error en el razonamiento, la versión final del artículo con ediciones fundamentales ya se publicó en el Diario del Instituto Franklin;
• 1957 - Hermann Bondi y Richard Feynman ofrecieron un experimento mental "Cane con perlas" en las que justificó la existencia de las consecuencias físicas de las ondas gravitacionales en otoo;
• 1962 - Vladislav vacía y Mikhail Hercerstein describió los principios de usar los interferómetros para detectar ondas gravitacionales de onda larga;
• 1964 - Philip Peters y John Matthew describieron teóricamente las ondas gravitacionales emitidas por dos sistemas;
• 1969 - Joseph Weber, el fundador de la astronomía de las olas gravitacionales, informa la detección de ondas gravitacionales utilizando un detector resonante, una antena gravitacional mecánica. Estos mensajes generan un aumento grosero en el trabajo en esta dirección, en particular, Weiss Rainier, uno de los fundadores del proyecto LIGO, comenzó a experimentos en ese momento. En este momento (2015), nadie ha logrado obtener confirmaciones confiables de estos eventos;
• 1978 - Joseph Taylor Informado sobre la detección de radiación gravitacional en el sistema de doble pulsar PSR B1913 + 16. Joseph Taylor y Russell Hals merecían el Premio Nobel de Física para 1993. A principios de 2015, se midieron tres parámetros post-keplovsky, incluida una disminución en el período debido a la radiación de las ondas gravitacionales, al menos para 8 de estos sistemas;
• 2002 - Sergey Kopeikin y Edward Fomalont realizó el uso de interferometría de onda de radio con una base súper larga de medición de medición de desviaciones ligeras en el campo gravitatorio de Júpiter en una dinámica, que para alguna clase de extensiones hipotéticas, le permite estimar la tasa de Gravedad: la diferencia a partir de la velocidad de la luz no debe exceder el 20% (esta interpretación no se acepta generalmente);
• 2006: el equipo internacional de Martha Breeki (Observatorio de Parques, Australia) reportó una confirmación significativamente más precisa de la separación y la correspondencia con la magnitud de las ondas gravitacionales en el sistema de dos PSR J0737-3039A / b Pulsares;
• 2014 - Astrónomos Harvard-Smithsonian AstroPhysic Center (BICEP) informó sobre la detección de ondas gravitacionales primarias al medir las fluctuaciones de la radiación reliquia. En este momento (2016), las fluctuaciones detectadas se consideran no reliquias, pero se explican por la radiación de polvo en la galaxia;
• 2016 - Equipo internacional de LIGO Informado sobre la detección del evento del paso de las ondas gravitacionales GW150914. Por primera vez, se informa sobre la observación directa de interactuar a los cuerpos masivos en campos gravitacionales ultrámicos con velocidades relativas ultra alta (< 1,2 × R s , v/c > 0.5), lo que hizo posible verificar la exactitud de la exactitud a varios miembros post-semanales de altos pedidos. La dispersión medida de las ondas gravitacionales no contradice las mediciones hechas previamente de la dispersión y el límite superior de la masa de gravitón hipotético (< 1,2 × 10 −22 эВ), если он в некотором гипотетическом расширении ОТО будет существовать.

¿Qué son las ondas gravitacionales?

Ondas gravitacionales - cambios en el campo gravitatorio que se propagan como las ondas. Irradiadas al mover las masas, pero después de la radiación, las dejan y existen independientemente de estas masas. Matemáticamente conectado con la perturbación de la métrica de tiempo de espacio y se puede describir como "ondulaciones de espacio-tiempo".

En la teoría general de la relatividad y en la mayoría de las otras teorías modernas de la gravedad, las ondas gravitacionales se generan por el movimiento de cuerpos masivos con aceleración variable. Las ondas gravitacionales se distribuyen libremente en el espacio a la velocidad de la luz. Debido a la debilidad relativa de las fuerzas gravitacionales (en comparación con otras), estas ondas tienen una cantidad muy pequeña, con el registro de dificultad.

Las ondas gravitacionales son predichas por la teoría general de la relatividad (OTO). Por primera vez, se descubrieron directamente en septiembre de 2015 por dos detectores gemelos del Observatorio del LIGO, en los que se registraron las ondas gravitacionales, que probablemente se deben a la fusión de dos agujeros negros y la formación de un agujero negro giratorio más enorme. Los certificados indirectos de su existencia se conocían desde la década de 1970, de las siguientes coincidencias con observaciones del acercamiento de los sistemas cercanos de estrellas duales debido a la pérdida de energía a la radiación de las ondas gravitacionales. El registro directo de las ondas gravitacionales y su uso para determinar los parámetros de los procesos astrofísicos es una tarea importante de la física moderna y la astronomía.

Si imagina nuestro espacio de espacio como una red de coordenadas, las ondas gravitacionales son perturbaciones, ondas, que se ejecutarán a través de la red, cuando los cuerpos masivos (por ejemplo, los agujeros negros) distorsionan el espacio a su alrededor.

Esto se puede comparar con el terremoto. Imagina que vives en la ciudad. Tiene algunos marcadores que crean espacio urbano: casas, árboles, etc. Son estacionarios Cuando se produce un gran terremoto en algún lugar cerca de la ciudad, las oscilaciones nos alcanzan, e incluso las casas y los árboles solucionados se rogan. Estas oscilaciones son ondas gravitacionales; Y objetos que oscilan son espacio y tiempo.

¿Por qué los científicos no pueden registrar las ondas gravitacionales tanto tiempo?

Los esfuerzos específicos para detectar las ondas gravitacionales comenzaron en el período de posguerra con varios dispositivos ingenuos cuya sensibilidad obviamente no podría ser suficiente para registrar tales oscilaciones. Con el tiempo, quedó claro que los detectores de búsqueda deben ser muy grandes, y deben usar la técnica láser moderna. Es con el desarrollo de las tecnologías láser modernas que aparecieron la geometría, cuya perturbación es la onda gravitacional. El desarrollo más poderoso de la tecnología ha desempeñado un papel clave en esta apertura. No importa lo ingeniosos, los científicos hubieran sido, otros 30-40 años, fue técnicamente imposible hacerlo.

¿Por qué la detección de las olas es tan importante para la física?

Las ondas gravitacionales fueron predichas por Albert Einstein en la teoría general de la relatividad hace cien años. Todos los siglos XX eran físicos que cuestionaron esta teoría, aunque aparecieron más y más confirmaciones. Y la presencia de ondas gravitacionales es una confirmación tan crítica de la teoría.

Además, al registro de ondas gravitacionales sobre cómo se comporta la gravedad, solo sabíamos el ejemplo de la mecánica celestial, la interacción de los cuerpos celestes. Pero estaba claro que el campo gravitatorio tiene ondas y espacio-tiempo se puede deformar de manera similar. El hecho de que no hemos visto las ondas gravitacionales antes, era un lugar blanco en la física moderna. Ahora es un punto blanco cerrado, se pone un ladrillo más en la base de la teoría física moderna. Este es el descubrimiento fundamental. No había nada comparable en los últimos años.

"Esperando ondas y partículas": un documental sobre la búsqueda de ondas gravitacionales(por Dmitry Zavilgelskiy)

Hay en el registro de ondas gravitacionales y un momento práctico. Probablemente, después del desarrollo posterior de las tecnologías, será posible hablar sobre la astronomía gravitacional: observar las huellas de los eventos más poderosos en el universo. Pero ahora es demasiado pronto para hablar de ello, estamos hablando solo del hecho del registro de las olas, y no sobre la aclaración de las características de los objetos que generan estas ondas.

Hace solo unas horas, no tuve las noticias que habían estado esperando durante mucho tiempo en el mundo científico. Un grupo de científicos de varios países que trabajan como parte del proyecto internacional LIGO SCIENTFIC Collaboration afirman que con varios observatorios detectores, lograron arreglar las ondas gravitacionales en condiciones de laboratorio.

Están analizando datos de dos observatorios gravitacionales interferométricos láser (interferómetro láser, observatorio de onda gravitacional - LIGO) ubicados en los estados de Louisiana y Washington en los Estados Unidos.

Como se mencionó en la Conferencia de Prensa de LIGO, las ondas gravitacionales se registraron el 14 de septiembre de 2015, primero en un observatorio, y luego después de 7 milisegundos a otro.

Sobre la base del análisis de los datos obtenidos, que los científicos estaban involucrados en muchos países, incluso de Rusia, se encontró que la onda gravitacional fue causada por una colisión de dos agujeros negros que pesaban 29 y 36 veces más que la masa del Sol. Después de eso, se fusionaron a un gran agujero negro.

Esto sucedió hace 1.3 mil millones de años. La señal llegó al suelo desde la constelación de la nube de Magellanovo.

Sergey Popov (astrofísico del Instituto Astronómico Estatal de la Universidad Estatal de Sternberg Moscú) explicó qué ondas gravitacionales y por qué es tan importante medirlas.

Las teorías modernas de la gravedad son las teorías geométricas de gravedad, más o menos, comenzando con la teoría de la relatividad. Las propiedades geométricas del espacio afectan el movimiento de cuerpos o objetos como un haz de luz. A la inversa, la distribución de la energía (esto es lo mismo que la masa en el espacio) afecta las propiedades geométricas del espacio. Esto es muy fresco, porque se acaba de visualizar, todo este plano celular calificado en la célula tiene un cierto significado físico, aunque, por supuesto, no tan literalmente.

Los físicos usan la palabra "métrica". La métrica es algo que describe las propiedades geométricas del espacio. Y aquí nos estamos moviendo con aceleración. Cuanto más sencillo, el pepino gira. Es importante que fue, por ejemplo, no una bola y no un disco flexible. Es fácil imaginar que cuando tal pepino gira en el plano elástico, la ondulación se huirá. Imagina que estás parado en alguna parte, y el pepino se dirigirá a usted un extremo, luego otro. Afecta el espacio y el tiempo de diferentes maneras, la onda gravitacional corre.

Por lo tanto, la onda gravitacional es ondulada, corriendo en la métrica del espacio-tiempo.

Perlas en el espacio

Esta es la propiedad fundamental de nuestras ideas básicas sobre cómo se organiza la gravedad, y las personas que quieren registrarla. Quieren asegurarse de que el efecto sea y que sea visible en el laboratorio. En la naturaleza, ya ha visto hace aproximadamente tres décadas. ¿Cómo deben manifestarse las ondas gravitacionales en la vida cotidiana?

Es más fácil ilustrar esto, por lo que: si tira perlas en el espacio para que sean una taza, y cuando la onda gravitacional pasará perpendicular a su plano, comenzarán a convertirse en una elipse, comprimida en una dirección, luego a otra. . El hecho es que el espacio que los rodea se indica, y lo sentirán.

"G" en la tierra

Sobre tal cosa que la gente lo hace, simplemente no en el espacio, sino en la tierra.

A una distancia de cuatro kilómetros del uno del otro, los espejos cuelgan en la forma de la letra "G" [Significado del Observatorio de LIGO Americano].

Rayos Laser Run: este es un interferómetro, una buena cosa comprensible. Las tecnologías modernas le permiten medir un efecto fantásticamente pequeño. Todavía no creo que no creo, pero simplemente no encaja en mi cabeza: el desplazamiento de los espejos que cuelga a una distancia de cuatro kilómetros del uno al otro es menor que el tamaño del núcleo atómico. Esto no es suficiente incluso en comparación con la longitud de onda de este láser. En esto, hubo un obstáculo: la gravedad: la interacción más débil, y por lo tanto el desplazamiento es muy pequeño.

Tomó mucho tiempo, las personas intentaron hacer esto desde la década de 1970, pasaron sus vidas en busca de ondas gravitacionales. Y ahora solo las capacidades técnicas permiten obtener el registro de una onda gravitacional en condiciones de laboratorio, es decir, vino aquí, y los espejos han cambiado.

Dirección

Durante el año, si todo está bien, ya hay tres detectores en el mundo. Tres detectores son muy importantes, porque estas cosas están muy mal determinadas por la dirección de la señal. Aproximadamente, así como en la audiencia, deficiente determinar la dirección de la fuente. "El sonido es de algún lugar de la derecha", estos detectores son aproximadamente así. Pero si hay tres personas alejadas unas de otras, y uno escucha el sonido a la derecha, otro a la izquierda, y la tercera atrás, entonces podemos determinar exactamente la dirección del sonido. Cuantos más detectores sean, cuanto más se dispersan en todo el mundo, más precisamente podemos determinar la dirección a la fuente, y luego comenzará la astronomía.

Después de todo, la tarea definitiva no solo para confirmar la teoría general de la relatividad, sino también para obtener un nuevo conocimiento astronómico. Imagina que hay un agujero negro que pesa diez masas. Y se enfrenta a otro agujero negro que pesa en diez masas. La colisión se produce a la velocidad de la luz. Explosión de energía. Es cierto. Es fantástico mucho. Y no lo es ... es solo ondas de espacio y tiempo. Yo diría que la detección de la fusión de dos agujeros negros durante mucho tiempo se convertirá en la confirmación más confiable de que los agujeros negros son sobre tales agujeros negros en los que pensamos.

Vayamos en temas y fenómenos que podía revelar.

¿Hay agujeros negros realmente?

La señal que se espera del anuncio del LIGO puede haber sido producida por dos agujeros negros que fusionan. Tales eventos son los más poderosos de los conocidos; La fuerza de las ondas gravitacionales emitidas por ellos puede eclipsar brevemente todas las estrellas del universo observado en la cantidad. Fusionar los agujeros negros también son muy fáciles de interpretar en ondas gravitacionales muy puras.

La fusión de los orificios negros se produce cuando dos orificios negros giran a lo largo de la espiral con respecto a la otra, irradiando energía en forma de ondas gravitacionales. Estas ondas tienen un sonido característico (LFM), que se puede usar para medir la masa de estos dos objetos. Después de eso, los agujeros negros suelen fusionarse.

"Presente dos burbujas de jabón que son adecuadas, así que cierre esa forma de burbuja. Una burbuja más grande está deformada ", dice Tibald Damur, un teórico gravitario del Instituto de Investigaciones Científicas Avanzadas cerca de París. El último agujero negro será perfectamente esférico, pero primero debe emitir ondas gravitacionales de tipo predecible.

Una de las consecuencias científicas más importantes de la detección de fusiones de los agujeros negros se confirmarán por la existencia de agujeros negros, al menos los objetos redondos, que consisten en un espacio de espacio limpio, vacío y curvado predice la teoría general de la relatividad. Otra consecuencia: la fusión pasa a medida que los científicos predijeron. Los astrónomos tienen muchas confirmaciones indirectas de este fenómeno, pero hasta ahora estaban observando estrellas y gas sobrecalentado en la órbita de los agujeros negros, y no los agujeros negros.

"La comunidad científica, incluyéndame, no le gusta agujeros negros. Los aceptamos según lo concedido ", dice Francia Pretorius, un especialista en Simulación SIU en la Universidad de Princeton en Nueva Jersey. "Pero si piensas en lo que es una predicción increíble, necesitamos una evidencia verdaderamente increíble".

¿Se mueven las ondas gravitacionales a la velocidad de la luz?

Cuando los científicos comienzan a comparar las observaciones del LIGO con las observaciones de otros telescopios, lo primero que verifican es que la señal llegó en una sola vez. La física cree que la gravedad se transmite por partículas de graviton, un análogo gravitatorio de fotones. Si, como en los fotones, estas partículas no tienen masa, las ondas gravitacionales se moverán a la velocidad de la luz, correspondientes a la predicción de la tasa de ondas gravitacionales en la teoría clásica de la relatividad. (De su velocidad puede afectar la expansión acelerada del universo, pero esto debería manifestarse a las distancias significativamente superiores a las que cubren el LIGO).

Es posible, sin embargo, las gravitones tienen una masa pequeña, y por lo tanto las ondas gravitacionales se moverán con una velocidad menos ligera. Entonces, por ejemplo, si LIGO y VIRGO detectan ondas gravitacionales y descubren que las olas llegaron a la Tierra más tarde asociada con el evento espacial de los rayos gamma, puede tener consecuencias fatídicas para la física fundamental.

¿Es el espacio-tiempo de las cuerdas cósmicas?

Un descubrimiento aún más extraño puede ocurrir si las ráfagas de las ondas gravitacionales se detectarán al salir de "cadenas cósmicas". Estos defectos hipotéticos de la curvatura del espacio-tiempo, que pueden ser, y pueden no estar asociados con las teorías de las cadenas, deben ser infinitamente delgadas, pero estiradas a distancias cósmicas. Los científicos predicen que las cuerdas cósmicas, si existen, pueden superarse accidentalmente; Si la cadena está sobrecargada, causará una salpicadura gravitacional que podría medir los detectores como LIGO o VIRGO.

¿Se pueden desigual las estrellas de neutrones?

Las estrellas de neutrones son los restos de las grandes estrellas que se derrumbaron bajo su propio peso y se volvieron tan densas que los electrones y los protones comenzaron a fundirse en los neutrones. Los científicos entienden mal la física de los agujeros de neutrones, pero las ondas gravitacionales podrían decir mucho sobre ellos. Por ejemplo, la gravedad intensa en su superficie conduce al hecho de que las estrellas de neutrones se vuelven casi perfectamente esféricas. Pero algunos científicos sugirieron que también pueden ser "montañas", un cuantos milímetros de altura, que hacen estos objetos densos con un diámetro de 10 kilómetros, no más, ligeramente asimétricos. Las estrellas de neutrones generalmente están girando muy rápidamente, por lo tanto, la distribución de masa asimétrica deformará el espacio en el espacio y producirá una señal de onda gravitacional constante en forma de sinusoides, desacelerando la rotación de la estrella y la energía radiante.

Pares de estrellas de neutrones que giran entre sí también producen una señal permanente. Al igual que los agujeros negros, estas estrellas se mueven a lo largo de la hélice y, en última instancia, se funden con un sonido característico. Pero su especificidad difiere de los detalles del sonido de los agujeros negros.

¿Por qué explotan las estrellas?

Los agujeros negros y las estrellas de neutrones se forman cuando las estrellas masivas dejan de brillar y colapsarse. La astrofísica piensa que este proceso se basa en todos los tipos comunes de explosiones de supernova tipo II. La simulación de tales supernovas aún no ha demostrado que se encienden, pero escuchan las ráfagas de onda gravitacionales emitidas por la supernova real, como se cree que puede responder. Dependiendo de qué tipo de ondas de ráfagas son similares a, en lo que a menudo se producen, como se produce y cómo se correlacionan con las supernovas, seguidas de los telescopios electromagnéticos, estos datos pueden ayudar a eliminar un montón de modelos existentes.

¿Qué tan rápido se expande el universo?

La expansión del universo significa que los objetos distantes que se eliminan de nuestra galaxia se ven más rojos de lo que son en realidad, ya que la luz emitida por ellos se estira mientras se mueven. Los cosmólogos estiman el ritmo de la expansión del universo, comparando el cambio rojo de las galaxias con el hecho de que son de nosotros. Pero esta distancia se estima generalmente en el brillo del tipo de supernova IA, y esta técnica deja un montón de incertidumbres.

Si varios detectores de ondas gravitacionales en todo el mundo detectarán señales de la confluencia de las mismas estrellas de neutrones, juntos pueden estimar absolutamente con precisión el volumen de la señal, y al mismo tiempo la distancia en la que ocurrió la fusión. También podrán estimar la dirección, y con él e identificarán la galaxia en la que ocurrió el evento. Al comparar el cambio rojo de esta galaxia con una distancia para fusionar las estrellas, puede obtener un ritmo independiente de expansión cósmica, posiblemente más precisos que los métodos.

Olas gravitacionales, predicha teóricamente por Einstein en 1917, todavía esperando a su descubridor.

A fines de 1969, el profesor Physicia de la Universidad de Maryland, Joseph Weber hizo una declaración sensacional. Anunció que descubrió las oleadas de tumba a la Tierra desde las profundidades del cosmos. Hasta ese momento, no un solo científico actuó con tales reclamaciones, y la posibilidad de detectar tales olas se consideró lejos de ser obvia. Sin embargo, Weber ha escuchado autoridad en su campo y, por lo tanto, los colegas percibieron su mensaje con la gravedad completa.

Sin embargo, pronto llegó la decepción. Las amplitudes de las ondas supuestamente registradas por Weber, millones de veces más altas que el valor teórico. Weber argumentó que estas olas vinieron del centro de nuestra galaxia cerrada con nubes de polvo, sobre las cuales había poco conocido. La astrofísica sugirió que hay un agujero negro gigante, que devora anualmente a miles de estrellas y arroja una parte de la energía absorbida en forma de radiación gravitacional, y los astrónomos se dedican a una búsqueda vana de trazas más pronunciadas de este canibalismo cósmico (ahora es demostró que el agujero negro está realmente allí, pero ella conduce a sí misma es bastante decente). Física de los Estados Unidos, la URSS, Francia, Alemania, Inglaterra e Italia, han comenzado a experimentos sobre los detectores del mismo tipo, y no logró nada.

Los científicos aún no saben qué atribuir existencias extrañas de dispositivos Weber. Sin embargo, sus esfuerzos no desaparecieron, aunque aún no se han encontrado ondas gravitacionales. Varias instalaciones para su búsqueda ya están construidas o construidas, y en diez años, dichos detectores se criarán en el espacio. Es posible que, en un futuro no a largo plazo, la radiación gravitacional se convertirá en la misma realidad física observada, así como las oscilaciones electromagnéticas. Desafortunadamente, Joseph Weber ya no sabrá esto, murió en septiembre de 2000.

¿Qué son las olas de la tumba?

A menudo se dice que las ondas gravitacionales se distribuyen en el espacio de la perturbación de la planta. Tal definición es correcta, pero incompleta. Según la teoría general de la relatividad, surge la carga debido a la curvatura del continuo espacio-tiempo. Las ondas de gravedad son fluctuaciones de la métrica de tiempo espacial, que se manifiestan a sí misma como oscilaciones del campo gravitatorio, por lo que a menudo se llaman figurativamente ondulaciones temporales espaciales. Las ondas gravitacionales fueron predichas teóricamente por Albert Einstein en 1917. En existencia, nadie los duda, pero las ondas gravitacionales todavía están esperando a su descubridor.

La fuente de las ondas gravitacionales sirve a cualquier movimiento de cuerpos materiales, lo que lleva a un cambio inhomogénico en la fuerza de la gravedad en el espacio circundante. Moverse con una velocidad constante del cuerpo no se irradia, ya que el carácter de sus campos no cambia. Para emitir olas, se necesita aceleración, pero no. El cilindro que gira alrededor de su eje de simetría se acelera, pero su campo gravitacional sigue siendo homogéneo, y las olas no surgen. Pero si promueve este cilindro en otro eje, el campo se oscilará, y las ondas gravitacionales escaparán del cilindro.

Esta conclusión se refiere a cualquier cuerpo (o sistema de tel), asimétrico en relación con el eje de rotación (en tales casos, se dice que el cuerpo tiene un momento cuadrupolo). El sistema de masas, el momento del cuadrupolo de los cuales varía con el tiempo, siempre emite ondas gravitacionales.

Las principales propiedades de las ondas gravitacionales.

La astrofísica sugiere que es la radiación de las ondas gravitacionales, seleccionando energía, limita la velocidad de rotación del pulsar masivo a la absorción de la sustancia de la estrella vecina.

Cosmos Faros gravitacionales

La radiación gravitacional de las fuentes de tierra es extremadamente débil. La columna de acero que pesa 10,000 toneladas, suspendida por el centro en el plano horizontal y las sobrecargas alrededor del eje vertical a 600 rpm, irradia la potencia de aproximadamente 10 -24 W. Por lo tanto, la única esperanza de descubrir las oleadas de gravedad es encontrar la fuente cósmica de radiación gravitacional.

En este sentido, las estrellas detalladas cercanas son muy prometedoras. La razón es simple: el poder de la radiación gravitacional de dicho sistema está creciendo en la proporción inversa al quinto grado de su diámetro. Es aún mejor si las trayectorias de las estrellas son muy alargadas, ya que aumenta la tasa de cambio del momento del cuadrupolo. Es muy bueno si el sistema dual consiste en estrellas de neutrones o agujeros negros. Tales sistemas son similares a las balizas gravitacionales en el espacio: su radiación tiene un carácter periódico.

En el espacio, hay fuentes de "impulso" que generan ráfagas gravitacionales cortas, pero extremadamente poderosas. Esto ocurre cuando el colapso de una estrella masiva precede a la explosión de Supernova. Sin embargo, la deformación de la estrella debe ser asimétrica, de lo contrario, la radiación no surgirá. ¡Durante el colapso, las ondas gravitacionales pueden transportar hasta el 10% de la energía total de las luminarias! El poder de la radiación gravitacional en este caso es de aproximadamente 10 50 W. Incluso más energía se distingue cuando se fusionan las estrellas de neutrones, aquí Peak Power alcanza los 10,52 vatios. Una excelente fuente de radiación es una colisión de agujeros negros: sus masas pueden exceder la masa de estrellas de neutrones en miles de millones de veces.

Otra fuente de ondas gravitacionales es la inflación cosmológica. Inmediatamente después de una gran explosión, el universo comenzó a expandirse extremadamente rápido, y menos de 10-34 segundos, su diámetro aumentó de 10 a 33 cm al tamaño macroscópico. Este proceso está incorporado de manera inmensativa las ondas gravitacionales que existían antes de que comenzara, y sus descendientes se han conservado hasta ahora.

Confirmación indirecta

La primera prueba de la existencia de oleadas de gravedad se asocia con las obras de la radio astronoma estadounidense Joseph Taylor y su estudiante Russell Hals. En 1974, descubrieron un par de estrellas de neutrones alrededor del otro (emitiendo Pulsar con compañero silencioso). Pulsar giró alrededor de su eje con una velocidad angular estable (que no siempre) y, por lo tanto, se sirve como un reloj excepcionalmente preciso. Esta característica hizo posible medir las masas de ambas estrellas y descubrir la naturaleza de su movimiento orbital. Resultó que el período de circulación de este sistema dual (aproximadamente 3 h 45 min) se reduce anualmente en 70 μs. Este valor está en buen acuerdo con las soluciones de las ecuaciones de la teoría general de la relatividad, describiendo la pérdida de la energía del par estelar, debido a la radiación gravitacional (sin embargo, la colisión de estas estrellas sucederá pronto, después de 300 millones de años. ). En 1993, Taylor y Hals fueron otorgados por esta apertura del Premio Nobel.

Antenas de onda gravitacional

¿Cómo detectar experimentalmente las ondas gravitacionales? Weber utilizó como detectores cilindros de longitud de medidor de aluminio sólido con piezodadores en los extremos. Están con la máxima minuciosidad aislados de impactos mecánicos externos en una cámara de vacío. Dos tales cilindros Weber instalaron en el búnker bajo la Universidad de la Universidad de la Universidad de Maryland, y uno, en el Laboratorio Nacional de Argón.

La idea del experimento es simple. El espacio bajo la acción de las ondas gravitacionales se comprime y se estira. Debido a esto, el cilindro vibra en la dirección longitudinal, actuando como una antena de onda gravitacional, y los cristales piezoeléctricos traducen vibraciones en señales eléctricas. Cualquier paso de ondas cósmicas de graves casi simultáneamente actúan sobre detectores separados por mil kilómetros, lo que permite filtrar los pulsos gravitacionales de varios tipos de ruido.

Los sensores Weber pudieron notar los cambios de los extremos del cilindro, igual a solo 10 -15 su longitud, en este caso 10 -13 cm. Fue tales oscilaciones a Weber logró detectar lo que era por primera vez e informó en 1959 en páginas Letras de revisión física.. Todos los intentos de repetir estos resultados fueron en vano. Weber Data también es contrario a la teoría que prácticamente no espera desplazamientos relativos superiores a 10 -18 (y mucho más propensos a menos de 10 -20). Es posible que Weber sonó con el procesamiento estadístico de los resultados. El primer intento de detectar experimentalmente la radiación gravitacional terminó en el fracaso.

En el futuro, las antenas gravitacionales y las olas han mejorado mucho. En 1967, el físico estadounidense Bill Fairbank se ofreció a enfriarlos en helio líquido. Esto no solo se le permite deshacerse de la mayor parte del ruido térmico, sino que también abrió la posibilidad de aplicar calamares (interferómetros cuánticos superconductores), magnetómetros extremadamente súper sensibles. La implementación de esta idea resultó ser conjugada con muchas dificultades técnicas, y el propio Fairbank no vivió con ella. A principios de la década de 1980, la física de la Universidad de Stanford construyó una instalación con una sensibilidad de 10 -18, pero las ondas no se registraron. Ahora, en varios países, hay detectores de vibración de UL-progenigénicos de las ondas, trabajando a temperaturas solo en décimas y centésimas del grado sobre el cero absoluto. Tales, por ejemplo, instalando Auriga en Padua. La antena para ello sirve un cilindro de tres metros de una aleación de aluminio-magnesio, cuyo diámetro es de 60 cm, y el peso es de 2,3 toneladas. Se suspende en una cámara de vacío enfriada a 0,1 k. su batido (con una frecuencia de aproximadamente 1000 Hz) transmitido al resonador auxiliar que pesa 1 kg, que fluctúa con la misma frecuencia, pero una gran amplitud mayor. Estas vibraciones son registradas por el equipo de medición y se analizan utilizando una computadora. La sensibilidad del complejo Auriga es de aproximadamente 10 -20 -10 -21.

Interferómetros

Otra forma de detectar las oleadas de gravedad se basa en la falla de los resonadores masivos a favor de los rayos de luz. El primero en 1962 fue ofrecido por la física soviética Mikhail Hercerstein y Vladislav Voshovo, y dos años más tarde y Weber. A principios de la década de 1970, un empleado del laboratorio de investigación de la corporación. Aviones Hughes. Robert Adelante (en el último estudiante de graduados de Weber, en el futuro, un escritor de ciencia ficción muy famoso) construyó el primer detector de este tipo con sensibilidad bastante decente. Al mismo tiempo, el profesor del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) Rainer Weiss cumplió un análisis teórico muy profundo de las posibilidades de registro de las ondas gravitacionales utilizando métodos ópticos.

Estos métodos implican el uso de análogos del dispositivo, con la ayuda de los cuales hace 125 años, el físico Albert Maykelson demostró que la velocidad de la luz es estrictamente igual en todas las direcciones. En esta instalación, el interferómetro Michelson, el haz de luz cae en la placa translúcida y se divide en dos vigas mutuamente perpendiculares, que se reflejan a partir de los espejos ubicados a la misma distancia desde la placa. Luego, las vigas se fusionan nuevamente y caen en la pantalla, donde se produce el patrón de interferencia (rayas y líneas claras y oscuras). Si la velocidad de la luz depende de su dirección, al activar la instalación completa, esta imagen debe cambiar si no, sigue siendo la misma que antes.

El detector de interferencias de las olas de gravedad funciona de manera similar. La onda que pasa deforma el espacio y cambia la longitud de cada hombro del interferómetro (las rutas a lo largo de las cuales la luz va del divisor al espejo), estirando un hombro y apretando algo más. La imagen de interferencia está cambiando, y esto se puede registrar. Pero no es fácil: si el cambio relativo esperado en la longitud de los hombros del interferómetro es 10 -20, entonces durante los tamaños de tabletas del dispositivo (como Michelson) se convierte en la amplitud de la amplitud de aproximadamente 10 - 18 cm. Para la comparación: ondas de luz visible 10 billones de veces más tiempo! Puede aumentar la longitud de los hombros a varios kilómetros, pero los problemas seguirán permaneciendo. La fuente de luz láser debe ser poderosa y estable en frecuencia, los espejos son idealmente planos e idealmente reflectantes, el vacío en las tuberías, en el que se está extendiendo la luz, lo más profundo posible, la estabilización mecánica de todo el sistema es verdaderamente perfecto. En resumen, el detector de ondas gravitacionales de interferencia es el dispositivo caro y voluminoso.

Hoy en día, la mayor instalación de este tipo es el LIGO complejo estadounidense. (Interferómetro ligero Observatorio de ondas gravitacionales). Consta de dos observatorios, uno de los cuales se encuentra en la costa del Pacífico de los Estados Unidos, y el otro no está lejos del Golfo de México. Las mediciones se realizan utilizando tres interferómetros (dos en el estado de Washington, uno en Louisiana) con hombros de cuatro kilómetros. La instalación está equipada con unidades de luz duplicadas que aumentan su sensibilidad. "Desde noviembre de 2005, los tres de nuestro interferómetro trabajan en modo normal", dijo Peter Silson, profesor de la Física de la Universidad de la Universidad de la Universidad de la Universidad de Syracuse, habló "Mecánica Popular". - Estamos constantemente intercambiando datos con otros observativos que intentan detectar ondas gravitacionales con una frecuencia en decenas y cientos de hertz, que han surgido con las explosiones más poderosas de supernovas y la fusión de estrellas de neutrones y agujeros negros. Ahora hay un interferómetro alemán GEO 600 (longitud del hombro - 600 m), ubicado a 25 km de Hannover. El dispositivo de TAMA japonés de 300 metros se actualiza actualmente. El detector de tres kilómetros VIRGO en las cercanías de PISA se conectará al esfuerzo general a principios de 2007, y en las frecuencias de menos de 50 Hz puede superar el LIGO. Las instalaciones con resonadores ucstraiogénicos actúan con la creciente eficiencia, aunque su sensibilidad sigue siendo un poco menos que la nuestra ".

Perspectivas

¿Qué se espera detectar ondas gravitacionales en un futuro próximo? Acerca de esta "mecánica popular", dijo el profesor Rainer Weiss: "En pocos años, los láseres más poderosos y los detectores más avanzados se instalarán en el complejo de LIGO del complejo LIGO, lo que conducirá a un aumento de 15 veces en la sensibilidad. Ahora es 10 -21 (a frecuencias del orden de 100 Hz), y después de la modernización supera los 10 -22. El complejo modernizado, el LIGO avanzado, aumentará la profundidad de la penetración en el espacio 15 veces. El profesor MSU Vladimir Braginsky participa activamente en este proyecto, uno de los pioneros para el estudio de las ondas gravitacionales.

A mediados de la próxima década, el lanzamiento del interferómetro espacial de LISA está programado ( Antena de espacio del interferómetro láser) Con la duración de los hombros de 5 millones de kilómetros, este es un proyecto conjunto NASA y la Agencia Espacial Europea. La sensibilidad de este observatorio será cientos de veces más altas que las posibilidades de las herramientas molidas. Está destinado principalmente a buscar ondas gravitacionales de baja frecuencia (10 -4 -10 -1 -1 Hz), que no pueden ser atrapadas en la superficie de la Tierra debido a la interferencia atmosférica y sísmica. Tales olas emiten sistemas de doble estrella, habitantes de cosmos bastante típicos. LISA también podrá registrar las oleadas de gravedad derivadas de la absorción de agujeros negros de las estrellas ordinarias. Pero para detectar las ondas gravitacionales reliquias que llevan información sobre el estado de la materia en los primeros momentos después de una gran explosión, lo más probable es necesario, se requerirán instrumentos espaciales más avanzados. Tal instalación Observador Big BangAhora se está discutiendo, pero es poco probable que pueda crear y ejecutar más temprano que en 30-40 años ".