از امواج گرانشی استفاده کنید. ماهیت امواج گرانشی با کلمات ساده

والنتین نیکولایویچ رودنکو با تاریخ سفر خود به شهر کاشین (ایتالیا) تقسیم شده است، جایی که او یک هفته در آن زمان با "آنتن گرانشی" - تداخل سنجی نوری میشلسون ساخته شده است. در راه به مقصد، راننده تاکسی علاقه مند به نصب است که نصب آن ساخته شده است. "در اینجا مردم فکر می کنند که این برای گفتگو با خدا است،" راننده اعتراف می کند.

- امواج گرانشی چیست؟

- موج گرانشی یکی از "حامل اطلاعات آستروفیزیک" است. کانال های قابل مشاهده از اطلاعات Astrophysical وجود دارد، نقش ویژه ای در "چشم انداز دور" متعلق به تلسکوپ ها است. ستاره شناسان همچنین کانال های فرکانس پایین - مایکروویو و مادون قرمز و فرکانس بالا - اشعه ایکس و گاما را تسلط دادند. علاوه بر تابش الکترومغناطیسی، ما می توانیم جریان ذرات را از فضا ثبت نام کنیم. برای این منظور، تلسکوپ های نوترینو استفاده می شود - آشکارسازهای ذرات نوترینو کیهانی بزرگ، که به طور ضعیفی با ماده ارتباط برقرار می کنند و بنابراین ثبت نام دشوار است. تقریبا تمامی پیش بینی شده و آزمایشگاه و آزمایشگاه و مورد مطالعه انواع "حامل اطلاعات آستروفیزیک" به طور قابل اعتماد در عمل تسلط یافته است. استثنا گرانش بود - ضعیف ترین تعامل در میکرومتر و نیروی قوی ترین در Macromir.

گرانش هندسه است. امواج گرانشی امواج هندسی هستند، یعنی امواج که ویژگی های هندسی فضا را در هنگام عبور از این فضا تغییر می دهند. تقریبا صحبت کردن، اینها امواج فضا را تغییر می دهند. تغییر شکل یک تغییر نسبی در فاصله بین دو نقطه است. تابش گرانشی از همه انواع دیگر تابش متفاوت است دقیقا این واقعیت است که آنها هندسی هستند.

- امواج گرانشی اینشتین را پیش بینی کرد؟

- به طور رسمی در نظر گرفته شده است که امواج گرانشی پیش بینی شده انیشتین، به عنوان یکی از عواقب تئوری کلی نسبیت آن، اما در واقع وجود آنها در حال حاضر در نظریه ویژه نسبیت ظاهر می شود.

تئوری نسبیت فرض می کند که به دلیل جاذبه گرانشی، یک فروپاشی گرانشی ممکن است، یعنی سفت کردن جسم به عنوان یک نتیجه از فروپاشی، تقریبا صحبت کردن، به نقطه. سپس گرانش خیلی قوی است که نور حتی نمی تواند از آن خارج شود، به طوری که چنین جسم به صورت تصویری به نام سیاهچاله نامیده می شود.

- ویژگی تعامل گرانشی چیست؟

یکی از ویژگی های تعامل گرانشی، اصل همبستگی است. بر طبق آن، واکنش دینامیکی بدن محاکمه در میدان گرانشی به توده این بدن بستگی ندارد. نگران نباشید، تمام اجسام با شتاب مشابه سقوط می کنند.

تعامل گرانشی امروز ضعیف ترین ماست.

- چه کسی اولین کسی بود که سعی کرد یک موج گرانشی را بگیرد؟

- آزمایش موج گرانشی اولین بار بود که جوزف وبر را از دانشگاه مریلند (ایالات متحده آمریکا) صرف کرد. او یک آشکارساز گرانشی را ایجاد کرد که در حال حاضر در موزه اسمیتسون در واشنگتن ذخیره می شود. Jo Weber در سال های 1968-1972، مجموعه ای از مشاهدات را در یک جفت آشکارسازهای فضایی فضایی انجام داد، تلاش کرد تا موارد "coincidences" را تخصیص دهد. پذیرش همزمان ها از فیزیک هسته ای قرض گرفته می شود. اهمیت کم آماری سیگنال های گرانشی که توسط وبر دریافت شده بود، باعث نگرش انتقادی به نتایج آزمایش شد: هیچ اطمینانی وجود نداشت که بتواند امواج گرانشی را ثابت کند. در آینده، دانشمندان سعی کردند حساسیت آشکارسازهای نوع وبر را افزایش دهند. توسعه آشکارساز که حساسیت آن به پیش بینی آستروفیزیک کافی بود، 45 سال طول کشید.

در طول آغاز آزمایش قبل از اصلاح، بسیاری از آزمایشات دیگر برگزار شد، پالس ها در این دوره ثبت شد، اما شدت بیش از حد کمی داشتند.

- چرا شما بلافاصله ضبط سیگنال را اعلام نکردید؟

- امواج گرانشی در سپتامبر 2015 ثبت شد. اما حتی اگر تصادف ثابت شود، قبل از اعلام لازم است که ثابت شود که تصادفی نیست. در یک سیگنال، از هر آنتن حذف شده، همیشه انتشار نویز (انفجار کوتاه مدت) وجود دارد، و یکی از آنها ممکن است به طور تصادفی به طور همزمان با یک چلپرد سر و صدا بر روی آنتن دیگری رخ دهد. ثابت کنید که تصادف رخ داده است به طور تصادفی با استفاده از ارزیابی های آماری امکان پذیر نیست.

- چرا اکتشافات در زمینه امواج گرانشی بسیار مهم هستند؟

- امکان ثبت یک پس زمینه گرانشی Relication و اندازه گیری ویژگی های آن، مانند چگالی، دما و غیره، به شما اجازه می دهد تا به آغاز جهان نزدیک شوید.

جذاب است که تابش گرانشی برای تشخیص دشوار است، زیرا آن را بسیار ضعیف با یک ماده تعامل می کند. اما، با تشکر از همان اموال، آن را بدون جذب از اشیاء دور از ما از ما با مرموز ترین، از نظر ماده، خواص.

می توان گفت که تابش گرانشی بدون اعوجاج عبور می کند. هدف بلندپروازانه این است که کشف تابش گرانشی، که از ماده اولیه در تئوری انفجار بزرگ جدا شده بود، که در زمان ایجاد جهان ایجاد شد.

- آیا باز شدن تئوری کوانتومی امواج گرانشی را از بین می برد؟

تئوری گرانش شامل وجود فروپاشی گرانشی است، یعنی انعطاف پذیری اجسام عظیم به نقطه. در عین حال، نظریه کوانتومی که مدرسه کپنهاگ توسعه یافته است، فرض می کند که به دلیل اصل عدم اطمینان، غیرممکن است که به طور همزمان دقیقا پارامترها را به عنوان مختصات، سرعت و ضربه بدن نشان می دهد. یک اصل عدم قطعیت وجود دارد، غیرممکن است که دقیقا مسیر را تعیین کنیم، زیرا مسیر هم مختصات و سرعت و غیره است. شما می توانید تنها یک راهرو اعتماد به نفس شرطی را در این خطا تعریف کنید، که با اصول عدم اطمینان همراه است . تئوری کوانتومی به طور قطعی امکان استفاده از اشیاء نقطه را انکار می کند، اما آنها را از لحاظ آماری احتمالی توصیف می کند: آیا به طور خاص مختصات را نشان نمی دهد، اما نشان می دهد که احتمال دارد که مختصات خاصی داشته باشد.

سوال ترکیبی از نظریه کوانتومی و تئوری گرانش یکی از مسائل اساسی ایجاد یک نظریه ی واحد است.

در حال حاضر او ادامه کار، و کلمات "گرانش کوانتومی" به معنای یک منطقه کاملا پیشرفته علم، مرز دانش و جهل، که در آن همه نظریه پردازان جهان در حال حاضر کار می کنند.

- چه چیزی می تواند باز در آینده باز شود؟

امواج گرانشی باید ناگزیر به بنیاد علم مدرن به عنوان یکی از اجزای دانش ما بروند. آنها نقش مهمی در تکامل جهان را ایفا می کنند و با کمک این امواج، جهان باید مورد مطالعه قرار گیرد. کشف به توسعه کلی علم و فرهنگ کمک می کند.

اگر تصمیم به فراتر رفتن از علم امروز، مجاز به تصور خطوط ارتباطات گرانشی ارتباطات مخابراتی، دستگاه های واکنشی بر روی تابش گرانشی، ابزارهای گرانشی و موج introscopy تصور کنید.

- آیا نسبت امواج گرانشی را به روانشناسی و تلپاتی؟

ندارند اثرات شرح داده شده اثرات جهان کوانتومی، اثرات اپتیک است.

آنا utkin صحبت کرد

امواج گرانشی - تصویر هنرمند

امواج گرانشی - اختلالات متریک فضا-زمان، از منبع و پخش مانند امواج (به اصطلاح "موج فضا-زمان").

در تئوری کلی نسبیت و در اکثر نظریه های مدرن گرانش، امواج گرانشی با حرکت بدن های عظیم با شتاب متغیر تولید می شوند. امواج گرانشی آزادانه در فضا در سرعت نور توزیع می شوند. با توجه به ضعف نسبی نیروهای گرانشی (در مقایسه با دیگر)، این امواج مقدار بسیار کمی دارند، با ثبت نام دشواری.

موج گرانشی قطبی شده

امواج گرانشی توسط نظریه کلی نسبیت (OTO)، بسیاری دیگر پیش بینی شده است. برای اولین بار، آنها به طور مستقیم در سپتامبر 2015 توسط دو آشکارساز دوقلو کشف شدند که در آن امواج گرانشی ثبت شد، که احتمالا به دلیل ادغام دو و تشکیل یک سیاهچاله کوچکتر چرخشی است. گواهی های غیر مستقیم از وجود آنها از دهه 1970 - از مشاهدات روابط نزدیک سیستم های نزدیک با مشاهدات، به دلیل از دست دادن انرژی بر روی تابش امواج گرانشی شناخته شده بود. ثبت مستقیم امواج گرانشی و استفاده از آنها برای تعیین پارامترهای فرآیندهای آستروفیزیک، یک وظیفه مهم فیزیک و نجوم مدرن است.

در چارچوب امواج جداسازی، امواج گرانشی با راه حل های انیشتین نوع موج، که در سرعت نور (در تقریب خطی) حرکت می کنند، اختلال متریک فضا-زمان حرکت می کنند. تظاهرات این اختلال باید، به طور خاص، تغییر دوره ای در فاصله بین دو فروپاشی آزادانه (یعنی هیچ تأثیری از هیچ نیرویی) با توده های آزمایشی وجود ندارد. دامنه h. موج گرانشی یک مقدار بدون بعد است - تغییر نسبی در فاصله. پیش بینی می شود حداکثر دامنه امواج گرانشی از اشیاء آستروفیزیک (به عنوان مثال، سیستم های جمع و جور دوگانه) و پدیده ها (انفجارها، ادغام ها، گیربکس ها با سیاهچاله ها، و غیره) هنگامی که در بسیار کوچک اندازه گیری می شود ( h. \u003d 10 -18 -10 -23). یک موج گرانشی ضعیف (خطی) با توجه به نظریه کلی نسبیت، انرژی و پالس را تحمل می کند، با سرعت نور حرکت می کند، یک عرضی، چهارگانه است و توسط دو اجزای مستقل که در زاویه 45 درجه به یکدیگر قرار دارد (دارای دو است جهت قطبش).

نظریه های مختلف به روش های مختلف پیش بینی میزان انتشار امواج گرانشی را پیش بینی می کنند. در نظریه کلی نسبیت، برابر با سرعت نور (در تقریب خطی) برابر است. در سایر نظریه های گرانشی، می تواند هر گونه ارزش، از جمله بی نهایت را داشته باشد. با توجه به اولین ثبت امواج گرانشی، پراکندگی آنها با Graviton Massless سازگار بود و میزان آن برابر با سرعت نور محاسبه می شود.

تولید امواج گرانشی

سیستم دو ستاره نوترونی باعث ایجاد فضای زمان فضا-زمان می شود

موج گرانشی هر موضوعی را که با شتاب نامتقارن حرکت می کند، منتشر می کند. در موجی از دامنه قابل توجهی رخ می دهد، یک توده بسیار بزرگ از امیتر یا / و شتاب های بزرگ، دامنه موج گرانشی به طور مستقیم متناسب با آن است اولین مشتق از شتاب و جرم ژنراتور، یعنی، ~. با این حال، اگر برخی از شیء حرکت می کند، به این معنی است که در کنار یک شی دیگر قدرت وجود دارد. به نوبه خود، این جسم دیگر یک اثر متضاد را تجربه می کند (با توجه به قانون سوم نیوتن)، آن را تبدیل می کند m. 1 آ. 1 = − m. 2 آ. 2 . به نظر می رسد که دو اشیاء امواج گرانشی را فقط در یک جفت، و به عنوان یک نتیجه از دخالت، آنها تقریبا به طور کامل رد می شوند. بنابراین، تابش گرانشی در نظریه کلی نسبیت همیشه شخصیت حداقل تابش چهارگانه را در چند منظوره حمل می کند. علاوه بر این، برای واکنش های غیر نسبیتی در بیان برای شدت تابش یک پارامتر کوچک وجود دارد که در آن - شعاع گرانشی از امیتر، r. - اندازه مشخصه آن T. - دوره مشخصه جنبش، c. - سرعت نور در خلاء.

قوی ترین منابع امواج گرانشی عبارتند از:

• رو به جلو (توده های غول پیکر، شتاب بسیار کوچک)،
• فروپاشی گرانشی سیستم دوگانه اجسام جمع و جور (شتاب های عظیم با یک توده بزرگ). به عنوان مورد خصوصی و جالب ترین - ادغام ستاره های نوترونی. چنین سیستمی دارای درخشندگی گرانشی و موج است که نزدیک به حداکثر احتمال احتمالی Planac ممکن است.

امواج گرانشی که توسط یک سیستم از دو بدن منتشر می شود

دو بدن در اطراف مدارهای دایره ای در اطراف مرکز مشترک جرم حرکت می کنند

دو بدن مرتبط با گرانشی با توده ها m. 1 I. m. 2، حرکت غیر قابل تحمل ( v. << c. ) در مدارهای دایره ای در اطراف توده های مرکزی خود را در فاصله ای قرار دهید r. از یکدیگر، امواج گرانشی انرژی بعدی EMIT، به طور متوسط \u200b\u200bبرای دوره:

در نتیجه، سیستم انرژی را از دست می دهد، که منجر به نزدیک شدن به بدن می شود، یعنی کاهش فاصله بین آنها. سرعت روابط نزدیک تلفن:

برای مثال، برای سیستم خورشیدی، بزرگترین تابش گرانشی زیر سیستم را تولید می کند و. قدرت این تابش حدود 5 کیلووات است. بنابراین، انرژی از دست رفته توسط منظومه شمسی بر روی تابش گرانشی در سال به طور کامل ناچیز در مقایسه با انرژی جنبشی مشخصه تلفن است.

فروپاشی گرانشی سیستم دوگانه

هر دو ستاره زمانی که چرخاندن مولفه آن در اطراف مرکز مشترک جرم، انرژی را از دست می دهد (به دلیل انتشار امواج گرانشی)، و در نهایت، با هم ادغام می شود. اما برای عادی، غیر پیچیده، دو ستاره، این فرآیند طول می کشد زمان زیادی، خیلی بیشتر از سن واقعی است. اگر سیستم دوگانه جمع و جور شامل یک جفت ستاره نوترونی، سیاهچاله ها یا ترکیبی از آن باشد، ممکن است ادغام برای چند میلیون سال رخ دهد. اول، اشیاء به هم متصل می شوند و دوره گردش خون آنها کاهش می یابد. سپس، در مرحله نهایی، یک برخورد و یک فروپاشی گرانشی نامتقارن رخ می دهد. این فرآیند یک قطعه از یک ثانیه طول می کشد و در طول این مدت انرژی به دلیل تخمین های بیش از 50٪ از سیستم توده ای در تابش گرانشی است.

پایه های دقیق راه حل های انیشتین معادلات برای امواج گرانشی

امواج ولگا Bondi - Pirani - رابینسون

این امواج توسط یک نوع متریک توصیف می شوند. اگر یک متغیر و یک تابع را وارد کنید، سپس از معادلات معادله

متریک تانیا

این فرم، عملکرد را دارد، همان معادله را برآورده می کند.

متریک رزن.

جایی که برآورده می شود

متریک پریسا

که در آن

امواج استوانه ای انیشتین - روزن

در مختصات استوانه ای، چنین امواج ظاهر و اجرا می کنند

ثبت امواج گرانشی

ثبت امواج گرانشی به دلیل ضعف دوم (اعوجاج کوچک متریک) بسیار پیچیده است. ابزارهای ثبت نام آنها آشکارسازهای موج گرانشی هستند. تلاش برای تشخیص امواج گرانشی از اواخر دهه 1960 ساخته شده است. امواج گرانشی دامنه قابل تشخیص در طول فروپاشی دوگانه متولد می شوند. چنین حوادثی در مجاورت تقریبا یک بار در دهه رخ می دهد.

از سوی دیگر، نظریه کلی نسبیت، سرعت بخشیدن به چرخش متقابل ستاره های دوگانه را به دلیل از دست دادن انرژی بر روی تابش امواج گرانشی پیش بینی می کند و این اثر به طور قابل اعتماد در چندین سیستم شناخته شده از اشیاء جمع و جور ثابت شده است (به طور خاص، Pulsars با Component CompanyOn). در سال 1993، "برای باز کردن نوع جدیدی از Pulsarov، که فرصت های جدیدی را در مطالعه گرانش به دست آورد" توسط بازکنندگان اولین Pulsar PLSAR دوگانه PSR B1913 + 16 راسل Halsa و جوزف تیلور میلی لیتر. جایزه نوبل در فیزیک اهدا شد. شتاب چرخش مشاهده شده در این سیستم به طور کامل با پیش بینی های جداسازی امواج گرانشی همخوانی دارد. همان پدیده در چند مورد ثبت شد: برای PSR J0737-3039، PSR J0737-4715، PSR J0737-4715، SDSS J065133.338 + 284423.37 (معمولا به اختصار J0651) و سیستم های RX J0806 دوگانه. به عنوان مثال، فاصله بین دو جزء A و B از اولین ستاره دو طرفه از دو PSR J0737-3039 Pulsars حدود 2.5 اینچ (6.35 سانتی متر) در روز کاهش می یابد به دلیل از دست دادن انرژی به امواج گرانشی، و این اتفاق می افتد در توافق با. همه این داده ها به عنوان تایید غیر مستقیم از وجود امواج گرانشی تفسیر می شوند.

بر اساس برآوردها، قوی ترین و نسبتا مکرر منابع امواج گرانشی برای تلسکوپ های گرانشی و آنتن ها، بلافاصله بلافاصله با کاهش سیستم های دوگانه در نزدیکترین کهکشان ها مرتبط است. در آینده نزدیک، چندین رویداد مشابه در سال، متریک متریک در منطقه اطراف آن در 10 -21 -10 -23، در آشکارسازهای گرانشی پیشرفته ثبت می شود. اولین مشاهدات از سیگنال رزونانس پارامتری متریک نوری، که باعث می شود تا اثر امواج گرانشی را از منابع دوره ای یکبار نزدیک به تابش ماسک های کیهانی تشخیص دهد، احتمالا بر روی رصدخانه نجوم رادیویی RAS، Pushchino به دست آمده است .

یکی دیگر از امکان تشخیص پس زمینه امواج گرانشی پر کردن جهان، زمان دقیق با دقت بالا از پالسار های از راه دور است - تجزیه و تحلیل زمان ورود پالس های آنها، که مشخصه عمل تحت عمل عبور از طریق فضای بین زمین و پالسار امواج گرانشی. این تخمین زده شده است برای سال 2013، دقت زمان بندی باید در مورد یک سفارش مطرح شود تا بتوان آن را از منابع مختلفی در جهان ما استفاده کرد و این کار را می توان تا پایان دهه حل کرد.

با توجه به ایده های مدرن، جهان ما امواج گرانشی Relic را پر می کند که در لحظات اول بعد از آن ظاهر شد. ثبت نام آنها اجازه می دهد تا اطلاعات مربوط به فرایندها را در ابتدای جهان بدست آورید. مارس 17، 2014 ساعت 20:00 Moscow زمان در مرکز استروفی فیزیک هاروارد اسمیتسونیان، گروه آمریکایی محققان که بر روی پروژه BICEP 2 مشغول به کار بودند، اعلام شد که قطبش از تابش تناوب تثبیت تانسور غیر صفر در جهان اولیه، که است همچنین کشف این امواج گرانشی Relic. با این حال، تقریبا بلافاصله این نتیجه به چالش کشیده شد، زیرا، همانطور که معلوم شد، سهم به درستی مورد توجه قرار نگرفت. یکی از نویسندگان، J. M. Kovac ( Kovac J. M.) پذیرفت که "با تفسیر و پوشش این آزمایش BICEP2، شرکت کنندگان در آزمایش و روزنامه نگاران علمی کمی عجله داشتند."

تایید تجربی وجود

اولین سیگنال موج گرانشی ثابت. داده های چپ از یک آشکارساز در هانفورد (H1)، در سمت راست - در Livingstone (L1). زمان شمارش شده در تاریخ 14 سپتامبر 2015، 09:50:45 UTC. برای تجسم سیگنال، توسط یک فیلتر فرکانس با یک پهنای باند 35-350 هرتز فیلتر شده است تا نوسانات بزرگی را در خارج از محدوده حساسیت بالا از آشکارساز ها سرکوب کند، فیلترهای باند مویی نیز برای سرکوب سر و صدا از تنظیمات استفاده می شود. ردیف بالا: ولتاژ H در آشکارسازهای. GW150914 برای اولین بار به L1 رسید و پس از 6 9 +0 5 -0 4 میلی ثانیه در هر H1؛ برای مقایسه بصری، داده ها با H1 بر روی نمودار L1 در فرم پیشرفته و زمان تغییر یافته نشان داده شده است (به منظور توجه به جهت گیری نسبی آشکارسازها). ردیف دوم: ولتاژ H از سیگنال موج گرانشی از طریق همان فیلتر مولد مولد 35-350 هرتز از دست رفته است. خط جامد نتیجه نسبیت عددی برای یک سیستم با پارامترهای سازگار با مطالعه بر اساس مطالعه سیگنال GW150914 است که توسط دو کد مستقل به دست آمده با یک بازی نتیجه 99.9 به دست آمده است. خطوط ضخیم خاکستری - مساحت 90٪ احتمال اعتماد فرم سیگنال از این آشکارسازهای با دو روش مختلف بهبود یافته است. خط خاکستری تیره، سیگنال های مورد انتظار را از همجوشی سیاه سوراخ ها شبیه سازی می کند، خاکستری روشن از مدل های Astrophysical استفاده نمی کند و یک ترکیب خطی سیگنال از موجک سینوسی-گاوس را نشان می دهد. بازسازی ها با 94٪ همپوشانی دارند. ردیف سوم: خطاهای باقی مانده پس از استخراج پیش بینی فیلتر شده از سیگنال نسبیت عددی از سیگنال فیلتر شده از آشکارسازها. محدوده پایین تر: ارائه یک نقشه فرکانس ولتاژ، نشان دهنده افزایش فرکانس غالب سیگنال با زمان است.

فوریه 11، 2016 توسط همکاری های لیگو و ویرجین. سیگنال فیوژن از دو سیاهچاله با دامنه حداکثر حدود 10 -21 در تاریخ 14 سپتامبر 2015 در ساعت 9:51 در دو آشکارساز LIGO در Hanford و Livingstone از طریق 7 میلی ثانیه از یکدیگر، در زمینه حداکثر سیگنال ثبت شد دامنه (0.2 ثانیه) ترکیب نسبت سیگنال به نویز 24: 1 بود. سیگنال توسط GW150914 نشان داده شده است. شکل سیگنال با پیش بینی نظریه کلی نسبیت کلی برای تلفیق دو سیاهچاله با توده ها 36 و 29 خورشید هماهنگ است. سیاه چاله در حال ظهور باید 62 پارامتر خورشیدی و چرخش توده ای داشته باشد آ. \u003d 0.67 فاصله تا منبع حدود 1.3 میلیارد دلار است که بر روی ده ها تن از یک ثانیه در انرژی فیوژن انعطاف پذیر است - معادل حدود 3 توده خورشیدی.

تاریخ

تاریخ اصطلاح "موج گرانشی"، جستجوی نظری و تجربی برای این امواج، و همچنین استفاده از آنها برای مطالعات پدیده های غیر قابل دسترس به سایر روش ها.

• 1900 - لورنز پیشنهاد کرد که گرانش "... ممکن است با سرعت اعمال شود، دیگر سرعت"؛
• 1905 - پوان برای اولین بار موج موج گرانشی را معرفی کرد (Onde Gravifique). پوانکاره، در سطح با کیفیت بالا، اعتراضات ایجاد شده لاپلاس را حذف کرد و نشان داد که تصحیح همراه با امواج گرانشی به قوانین پذیرفته شده به طور کلی پذیرفته شده از روش های نیوتن کاهش می یابد، بنابراین فرضیه امواج گرانشی با مشاهدات مخالف نیست ؛
• 1916 - انیشتین نشان داد که در چارچوب سیستم مکانیکی OTO انرژی را با امواج گرانشی انتقال می دهد و تقریبا صحبت می کند، هر چرخش ستاره های نسبتا ثابت باید دیر یا زود متوقف شود، اگر چه، البته، در شرایط عادی، از دست دادن انرژی، از دست دادن انرژی ناچیز است و عملا قابل اندازه گیری نیست (در این کار، او به اشتباه اعتقاد داشت که سیستم مکانیکی به طور مداوم حفظ تقارن کروی می تواند امواج گرانشی را منتشر کند)؛
• 1918 - انیشتین فرمول Quadrupole را که در آن تابش امواج گرانشی به عنوان اثر نظم به دست می آید، به این ترتیب پیکربندی خطا در کار قبلی خود (خطا در ضریب باقی مانده، انرژی موج 2 برابر کمتر است)؛
• 1923 - Eddington - واقعیت فیزیکی امواج گرانشی را مورد سوال قرار داد "... اعمال ... با سرعت فکر". در سال 1934، در آماده سازی ترجمه روسی "نظریه نسبیت" او، Eddington چندین فصل را اضافه کرد، از جمله فصل ها با دو گزینه برای محاسبه تلفات انرژی توسط یک میله چرخشی، اما اشاره کرد که روش های محاسبات تقریبی OTO، به نظر او، به سیستم های گرانشی مرتبط قابل استفاده نیست. بنابراین شک و تردید باقی می ماند؛
• 1937 - انیشتین، همراه با روزن، راه حل های موج استوانه ای از معادلات دقیق میدان گرانشی را بررسی کرد. در طی این مطالعات، آنها شک دارند که امواج گرانشی ممکن است یک مصنوع راه حل های تقریبی معادلات معادلات OTO داشته باشند (یک مکاتبات شناخته شده در مورد این تحقیق در مورد اینشتین و Rosen "آیا امواج گرانشی وجود دارد؟"). بعدها، او اشتباه را در استدلال پیدا کرد، نسخه نهایی مقاله با ویرایش های اساسی در حال حاضر در مجله موسسه فرانکلین منتشر شد؛
• 1957 - هرمان باندی و ریچارد فاینمن یک آزمایش ذهنی را "نیشکر با مهره" ارائه دادند که در آن وجود پیامدهای فیزیکی امواج گرانشی در OTO را اثبات کرد؛
• 1962 - ولادیسلاو خالی و میخائیل Hercerstein اصول استفاده از interferometers را برای تشخیص امواج گرانشی طولانی مدت توصیف کرد.
• 1964 - فیلیپ پترز و جان متیو از لحاظ تئوری امواج گرانشی را که توسط سیستم های دوگانه منتشر شده اند، توصیف می کنند؛
• 1969 - جوزف وبر، بنیانگذار نجوم موج گرانشی، تشخیص امواج گرانشی با استفاده از یک آشکارساز رزونانس - یک آنتن گرانشی مکانیکی است. این پیام ها موجب افزایش بی ادب در این جهت می شود، به ویژه، Weiss Rainier، یکی از بنیانگذاران پروژه LIGO، در آن زمان آزمایشات را آغاز کرد. در حال حاضر (2015)، هیچ کس موفق به تایید قابل اطمینان از این رویدادها نشده است؛
• 1978 - جوزف تیلور گزارش شده در تشخیص تابش گرانشی در سیستم پالسار دوگانه PSR B1913 + 16 گزارش شده است. جوزف تیلور و راسل Hals سزاوار جایزه نوبل فیزیک سال 1993 بود. در ابتدای سال 2015، سه پارامتر پس از کپلروفسکی، از جمله کاهش در دوره به دلیل تابش امواج گرانشی، حداقل برای 8 چنین سیستم اندازه گیری شد.
• 2002 - سرگئی Kopeikin و ادوارد Fomalont ساخته شده با استفاده از تداخل سنجی رادیویی با یک پایه فوق العاده طولانی از اندازه گیری اندازه گیری انحرافات نور در میدان گرانشی مشتری در یک پویایی، که برای برخی از کلاس های پسوند های فرضی، به شما اجازه می دهد تا شما را به تخمین نرخ از گرانش - تفاوت سرعت نور نباید بیش از 20٪ باشد (این تفسیر به طور کلی پذیرفته نمی شود)؛
• 2006 - تیم بین المللی Martha Breeki (رصدخانه پارک ها، استرالیا) گزارش های دقیق تر جدایی و مکاتبات را به میزان قابل توجهی از امواج گرانشی در سیستم دو PSR J0737-3039A / B Pulsars گزارش کرد.
• 2014 - مرکز آستروفیزیک هاروارد-اسمیتسونیان (BICEP) اخترشناسان در مورد تشخیص امواج گرانشی اولیه در هنگام اندازه گیری نوسانات تابش RELIC گزارش شده است. در حال حاضر (2016)، نوسانات شناسایی شده غیرقابل تشخیص است، اما توسط تابش گرد و غبار در کهکشان توضیح داده شده است؛
• 2016 - تیم بین المللی لیگو گزارش شده در تشخیص رویداد عبور امواج گرانشی GW150914 گزارش شده است. برای اولین بار، در مورد مشاهدات مستقیم ارتباطات گسترده در زمینه های عظیم در زمینه های گرانشی فوقانی با سرعت نسبی فوق العاده بالا گزارش شده است (< 1,2 × R s , v/c > 0.5)، که این امکان را برای بررسی صحت از دقت تا چندین عضو پست هفتگی از سفارشات بالا انجام داد. پراکندگی اندازه گیری شده امواج گرانشی با اندازه گیری های قبلا ساخته شده از پراکندگی و مرز بالایی توده گراویتون فرضیه (< 1,2 × 10 −22 эВ), если он в некотором гипотетическом расширении ОТО будет существовать.

امواج گرانشی چیست؟

امواج گرانشی - تغییرات در میدان گرانشی مانند امواج پخش می شود. اشعه ماوراء بنفش، اما پس از تابش، آنها را ترک می کنند و به طور مستقل از این توده ها وجود دارد. به صورت ریاضی با اختلال متریک فضا-زمان متصل می شود و می تواند به عنوان "موج های فضا-زمان" توصیف شود.

در تئوری کلی نسبیت و در اکثر نظریه های مدرن گرانش، امواج گرانشی با حرکت بدن های عظیم با شتاب متغیر تولید می شوند. امواج گرانشی آزادانه در فضا در سرعت نور توزیع می شوند. با توجه به ضعف نسبی نیروهای گرانشی (در مقایسه با دیگر)، این امواج مقدار بسیار کمی دارند، با ثبت نام دشواری.

امواج گرانشی توسط نظریه کلی نسبیت (OTO) پیش بینی شده است. برای اولین بار آنها به طور مستقیم در سپتامبر 2015 توسط دو آشکارساز دوقلو از رصدخانه LIGO کشف شد، که در آن امواج گرانشی ثبت شد، که به احتمال زیاد به دلیل ادغام دو سیاهچاله سیاه و تشکیل یک سیاهچاله بزرگ چرخشی. گواهینامه های غیر مستقیم از وجود آنها از دهه 1970 شناخته شده بود - از همزمان های زیر با مشاهدات نزدیک شدن به سیستم های نزدیک ستاره های دوگانه به دلیل از دست دادن انرژی به تابش امواج گرانشی. ثبت مستقیم امواج گرانشی و استفاده از آنها برای تعیین پارامترهای فرآیندهای آستروفیزیک، یک وظیفه مهم فیزیک و نجوم مدرن است.

اگر فضا-زمان ما را به عنوان یک شبکه مختصات تصور کنید، امواج گرانشی، اختلالات هستند، موجها، که از طریق شبکه اجرا می شوند، زمانی که بدن های عظیم (به عنوان مثال، سیاه چاله ها) فضای اطراف خود را تحریف می کنند.

این را می توان با زلزله مقایسه کرد. تصور کنید که شما در شهر زندگی می کنید. دارای برخی از نشانگرانی است که فضای شهری را ایجاد می کنند: خانه ها، درختان و غیره. آنها ثابت هستند هنگامی که یک زلزله بزرگ در جایی در نزدیکی شهر اتفاق می افتد، نوسانات به ما می رسد - و حتی خانه های ثابت و درختان خواسته شده است. این نوسانات امواج گرانشی هستند؛ و اشیاء که نوسان هستند، فضا و زمان هستند.

چرا دانشمندان نمی توانند امواج گرانشی را تا مدت طولانی ثبت نام کنند؟

تلاش های خاص برای شناسایی امواج گرانشی در دوره پس از جنگ با چندین دستگاه ساده لوحانه آغاز شد که حساسیت آنها به وضوح نمیتواند چنین نوسانات را ثبت کند. با گذشت زمان، مشخص شد که آشکارسازهای جستجو باید بسیار بزرگ باشند - و آنها باید از تکنیک لیزر مدرن استفاده کنند. این با توسعه تکنولوژی های لیزر مدرن است که هندسه ظاهر شد، اختلال آن موج گرانشی است. قدرتمندترین توسعه فناوری در این باز شدن نقش کلیدی ایفا کرده است. مهم نیست که چگونه دانشمندان هوشمندانه، 30-40 سال پیش، 30-40 سال پیش، این کار فنی غیرممکن بود.

چرا تشخیص موج برای فیزیک بسیار مهم است؟

امواج گرانشی توسط آلبرت انیشتین در نظریه کلی نسبیت در حدود صد سال پیش پیش بینی شده بودند. همه قرن XX فیزیکدانان بودند که این نظریه را مورد سوال قرار دادند، هرچند تاییدیه های بیشتر و بیشتر ظاهر شد. و حضور امواج گرانشی چنین تایید انتقادی از نظریه است.

علاوه بر این، به ثبت امواج گرانشی در مورد چگونگی رفتار گرانش، ما فقط به عنوان مثال مکانیک آسمانی، تعامل بدن های آسمانی می دانیم. اما واضح بود که میدان گرانشی دارای امواج و فضا-زمان می تواند به روش مشابه تغییر شکل دهد. این واقعیت که ما قبلا امواج گرانشی را دیده ایم، یک نقطه سفید در فیزیک مدرن بود. در حال حاضر این یک نقطه سفید بسته است، یک آجر دیگر در پایه تئوری فیزیکی مدرن قرار دارد. این کشف اساسی است. در سال های اخیر هیچ چیز قابل مقایسه نبود.

"منتظر امواج و ذرات" - مستند در مورد جستجو برای امواج گرانشی(توسط دیمیتری Zavilgelskiy)

در ثبت امواج گرانشی و یک لحظه عملی وجود دارد. احتمالا پس از توسعه بیشتر فن آوری ها، ممکن است در مورد نجوم گرانشی صحبت شود - برای مشاهده آثار حوادث بسیار قدرتمند در جهان. اما اکنون خیلی زود است که در مورد آن صحبت کنیم، ما فقط در مورد واقعیت ثبت امواج صحبت می کنیم، و نه در مورد روشن کردن ویژگی های اشیاء که این امواج را تولید می کنند.

فقط چند ساعت پیش، من خبر نداشتم که منتظر دنیای علمی بود. گروهی از دانشمندان از چندین کشور که به عنوان بخشی از همکاری پروژه های بین المللی لیگ علمی کار می کنند، ادعا می کنند که با چندین رصدخانه آشکارساز، آنها موفق به اصلاح امواج گرانشی در شرایط آزمایشگاهی شدند.

آنها تجزیه و تحلیل داده ها را از دو رصدخانه گرانشی لیزر-اینترفرومتریک (رصدخانه موج گراویتریومتری لیزر - لیگ) واقع در ایالات متحده لوئیزیانا و واشنگتن در ایالات متحده تحلیل می کنند.

همانطور که در کنفرانس مطبوعاتی لیگو ذکر شد، امواج گرانشی در 14 سپتامبر 2015 ثبت شد، ابتدا در یک رصدخانه، و سپس پس از 7 میلی ثانیه به دیگری ثبت شد.

بر اساس تجزیه و تحلیل داده های به دست آمده، که دانشمندان در بسیاری از کشورها از جمله از روسیه مشغول به کار بودند، مشخص شد که موج گرانشی ناشی از برخورد دو سیاهچاله با وزن 29 و 36 برابر بیشتر از جرم خورشید است. پس از آن، آنها به یک سیاهچاله بزرگ ادغام شدند.

این اتفاق افتاد 1.3 میلیارد سال پیش. این سیگنال از Cloud Magellanovo به زمین آمد.

سرگئی پوپوف (استروفی فیزیکدان موسسه نجومی ایالتی دانشگاه ایالتی استرنبرگ مسکو) توضیح داد که چه امواج گرانشی و چرا آن را برای اندازه گیری آنها بسیار مهم است.

نظریه های گرانشی مدرن نظریه های گرانشی هندسی هستند، بیشتر یا کمتر، با شروع تئوری نسبیت. خواص هندسی فضا بر حرکت بدن یا چنین اشیائی به عنوان پرتو نور تاثیر می گذارد. برعکس - توزیع انرژی (این همان جرم در فضا است) بر خواص هندسی فضا تاثیر می گذارد. این بسیار جالب است، زیرا این فقط تجسم شده است - تمام این هواپیما سلولی در سلول دارای معنای فیزیکی خاصی است، اگر چه، البته، نه به معنای واقعی کلمه.

فیزیکدانان از کلمه "متریک" استفاده می کنند. متریک چیزی است که خواص هندسی فضا را توصیف می کند. و در اینجا ما با شتاب حرکت می کنیم. ساده ترین - خیار چرخش می کند. مهم است که، به عنوان مثال، یک توپ و نه یک دیسک انعطاف پذیر بود. آسان است تصور کنید که زمانی که چنین خیار بر روی هواپیما الاستیک چرخش می کند، Ripple از آن فرار خواهد کرد. تصور کنید که شما در جایی ایستاده اید و خیار به شما یک پایان تبدیل خواهد شد، سپس دیگری. این فضا و زمان را به روش های مختلف تحت تاثیر قرار می دهد، موج گرانشی اجرا می شود.

بنابراین، موج گرانشی موج می شود، در حال اجرا بر روی متریک فضا زمان است.

مهره ها در فضا

این اموال اساسی ایده های اساسی ما در مورد چگونگی جاذبه های جاذبه است و مردم صد ساله می خواهند آن را بررسی کنند. آنها می خواهند اطمینان حاصل کنند که اثر این است که او در آزمایشگاه قابل مشاهده است. در طبیعت، حدود سه دهه پیش دیده شده است. چگونه امواج گرانشی در زندگی روزمره ظاهر می شوند؟

ساده ترین این است که این را ساده تر کنیم: اگر شما دانه ها را در فضا پرتاب کنید تا آنها یک لیوان باشند، و هنگامی که موج گرانشی عمود بر هواپیما خود را منتقل می کند، آنها شروع به تبدیل شدن به بیضی می کنند، در یک جهت، سپس به دیگری فشرده می شوند . واقعیت این است که فضای اطراف آنها خشمگین خواهد شد و آنها آن را احساس خواهند کرد.

"G" بر روی زمین

در مورد چنین چیزی مردم، فقط در فضا، بلکه بر روی زمین نیست.

در فاصله چهار کیلومتر از یکدیگر، آینه ها به شکل نامه "G" آویزان می شوند [به معنی رصدخانه لیگ آمریکایی].

اشعه های لیزر اجرا می شوند - این یک تداخل سنجی است، یک چیز قابل فهم خوب است. فن آوری های مدرن به شما اجازه می دهد تا یک اثر فوق العاده کوچک را اندازه گیری کنید. من هنوز باور ندارم که من باور ندارم، اما من فقط در سر من مناسب نیست - جابجایی آینه های آینه در فاصله چهار کیلومتر از یکدیگر، کمتر از اندازه هسته اتمی است. این حتی در مقایسه با طول موج این لیزر کافی نیست. در این، یک ضربه زدن وجود داشت: گرانش - ضعیف ترین تعامل، و به همین دلیل جابجایی بسیار کوچک است.

زمان زیادی طول کشید، مردم سعی کردند از دهه 1970 این کار را انجام دهند، زندگی خود را در جستجوی امواج گرانشی صرف کردند. و در حال حاضر تنها توانایی های فنی اجازه می دهد تا ثبت نام یک موج گرانشی را در شرایط آزمایشگاهی بدست آورید، یعنی آن، آن را به دست آورد، و آینه ها تغییر کرده اند.

جهت

در طول سال، اگر همه چیز خوب باشد، در حال حاضر سه آشکارساز در جهان وجود دارد. سه آشکارساز بسیار مهم هستند، زیرا این چیزها با جهت سیگنال بسیار ضعیف است. تقریبا و همچنین ما در جلسه دادرسی به طور ضعیفی جهت منبع را تعیین می کنیم. "صدا از جایی در سمت راست است" - این آشکارسازها تقریبا خیلی احساس می کنند. اما اگر سه نفر از یکدیگر فاصله داشته باشند، و یک صدای سمت راست را می شنود، یکی دیگر از سمت چپ و سوم، ما می توانیم دقیقا جهت صدا را تعیین کنیم. آشکارسازهای بیشتر خواهد بود، بیشتر آنها در سراسر جهان پراکنده می شوند، دقیق تر ما می توانیم جهت را به منبع تعیین کنیم، و سپس نجوم آغاز خواهد شد.

پس از همه، کار نهایی نه تنها برای تایید نظریه کلی نسبیت، بلکه همچنین برای دریافت دانش جدید نجومی جدید. تصور کنید که یک سیاهچاله با وزن ده توده وجود دارد. و آن را با یکی دیگر از سیاهچاله با وزن ده توده مواجه می شود. برخورد با سرعت نور رخ می دهد. انفجار انرژی. درسته. بسیار فوق العاده است. و این نیست ... این تنها موج فضا و زمان است. من می گویم که تشخیص ادغام ادغام دو سیاهچاله برای مدت زمان طولانی تبدیل به تایید قابل اطمینان خواهد شد که سیاه چاله ها در مورد چنین سیاهچاله هایی هستند که ما در مورد آن فکر می کنیم.

بیایید به مسائل و پدیده هایی که می توانست آشکار شود.

آیا سیاه چاله ها واقعا وجود دارد؟

سیگنال که از اعلام LIGO انتظار می رود ممکن است توسط دو سیاهچاله ادغام تولید شود. چنین حوادثی قوی ترین کسانی هستند که شناخته شده هستند؛ قدرت امواج گرانشی که توسط آنها منتشر می شود می تواند به طور خلاصه تمام ستاره های جهان مشاهده شده را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. ادغام سیاه چاله ها نیز بسیار آسان است برای تفسیر در امواج گرانشی بسیار خالص.

همجوشی سیاه چاله ها زمانی اتفاق می افتد که دو سوراخ سیاه در امتداد مارپیچ نسبت به یکدیگر، انرژی را به شکل امواج گرانشی افزایش می دهد. این امواج دارای صدای مشخصی هستند (LFM)، که می تواند برای اندازه گیری جرم این دو اشیا استفاده شود. پس از آن، سیاهچاله ها معمولا ادغام می شوند.

"در حال حاضر دو حباب صابون که مناسب هستند بسیار نزدیک به یک حباب شکل. Tibald Damur، نظریه پرداز گرانشی از موسسه تحقیقات علمی پیشرفته در نزدیکی پاریس، می گوید یک حباب بزرگتر تغییر شکل یافته است. " سیاه چاله نهایی کاملا کروی خواهد بود، اما ابتدا باید امواج گرانشی از نوع قابل پیش بینی را منتشر کند.

یکی از مهمترین پیامدهای علمی تشخیص ادغام سیاهچاله ها، با وجود سیاهچاله ها تایید می شود - حداقل اشیای اطراف مولکول که شامل یک فضای خالی خالی، خالی هستند، نظریه کلی نسبیت را پیش بینی می کنند. نتیجه دیگر - ادغام به عنوان دانشمندان پیش بینی می شود. ستاره شناسان بسیاری از تاییدیه های غیر مستقیم از این پدیده را دارند، اما تا کنون، ستاره ها و گاز های فوق العاده ای را در مدار سیاهچاله ها دیده اند، و نه سیاهچاله ها.

"جامعه علمی، از جمله من، سیاهچاله ها را نادیده می گیرد. فرانسه Pretorius، متخصص Siu در دانشگاه پرینستون در نیوجرسی، می گوید ما آنها را به عنوان اعطا می کنیم. " "اما اگر شما در مورد پیش بینی شگفت انگیز فکر می کنید، ما باید شواهد شگفت انگیزی داشته باشیم."

آیا امواج گرانشی در سرعت نور حرکت می کنند؟

هنگامی که دانشمندان شروع به مقایسه مشاهدات LIGO با مشاهدات دیگر تلسکوپ ها، اولین چیزی که آنها بررسی می کنند این است که سیگنال به یک بار وارد شد. فیزیک بر این باورند که گرانش توسط ذرات Graviton، یک آنالوگ گرانشی فوتون ها منتقل می شود. اگر، همانطور که در فوتون ها، این ذرات هیچ توده ای ندارند، امواج گرانشی به سرعت نور حرکت می کنند، مربوط به پیش بینی میزان امواج گرانشی در نظریه نسبیت کلاسیک است. (بر سرعت آنها می تواند بر گسترش سریع جهان تاثیر بگذارد، اما این باید خود را در فاصله ها به طور قابل توجهی از کسانی که LIGO را پوشش می دهند، آشکار سازد.

با این وجود ممکن است، گرانتون ها دارای توده کوچک هستند و بنابراین امواج گرانشی با سرعت کم نور حرکت می کنند. بنابراین، به عنوان مثال، اگر LIGO و Virgo امواج گرانشی را تشخیص دهند و متوجه شوند که امواج بعدا به زمین آمدند و بعدا با رویداد فضایی اشعه گاما همراه بودند، ممکن است عواقب ناشی از فیزیک بنیادی داشته باشد.

فضا-زمان از رشته های کیهانی است؟

یک کشف عجیب و غریب حتی می تواند رخ دهد اگر انفجار امواج گرانشی با خروج از "رشته های کیهانی" شناسایی شود. این نقایص فرضی انحنای فضا-زمان، که ممکن است، و ممکن است با نظریه رشته ها مرتبط نباشد، باید بی نهایت نازک باشد، اما به فواصل کیهانی گسترش یافته است. دانشمندان پیش بینی می کنند که رشته های کیهانی، اگر آنها وجود داشته باشند، ممکن است به طور تصادفی از بین بروند؛ اگر رشته بارگیری شود، باعث می شود چلپ چلوپ گرانشی که می تواند آشکارسازهای مانند LIGO یا VIRGO را اندازه گیری کند.

آیا ستاره های نوترونی ناهموار می شود؟

ستاره های نوترونی باقی مانده از ستارگان بزرگ هستند که تحت وزن خود فرو ریختند و به شدت متراکم شدند که الکترون ها و پروتون ها شروع به ذوب شدن به نوترون ها کردند. دانشمندان فیزیک سوراخ های نوترونی را درک می کنند، اما امواج گرانشی می توانند در مورد آنها بسیار صحبت کنند. به عنوان مثال، گرانش شدید بر روی سطح آنها منجر به این واقعیت می شود که ستاره های نوترونی تقریبا به طور کامل کروی می شوند. اما برخی از دانشمندان پیشنهاد کردند که آنها همچنین ممکن است "کوه" باشند - چند میلی متر ارتفاع - که این اشیاء متراکم را با قطر 10 کیلومتر، بدون آن، کمی نامتقارن می سازد. ستاره های نوترون معمولا به سرعت چرخش می یابند، بنابراین توزیع توده ای نامتقارن فضا-زمان را تغییر می دهد و سیگنال موج گرانشی ثابت را به صورت سینوسی ها تولید می کند و باعث کاهش چرخش ستاره ها و انرژی تابش می شود.

جفت ستاره های نوترونی که چرخش یکدیگر را در اطراف یکدیگر نیز یک سیگنال دائمی تولید می کنند. مانند سیاه چاله ها، این ستاره ها در امتداد مارپیچ حرکت می کنند و در نهایت با صدای مشخصی ادغام می شوند. اما خاصیت آن از ویژگی های صدای سیاه چاله ها متفاوت است.

چرا ستاره ها منفجر می شوند؟

سیاهچاله ها و ستاره های نوترونی زمانی تشکیل می شوند که ستاره های عظیم خود را از بین ببرند و خود را سقوط کنند. Astrophysics فکر می کنم که این روند بر اساس تمام انواع مختلف انفجار ابرنواختر نوع II است. شبیه سازی چنین ابرنواختارها هنوز نشان داده اند که آنها آتش سوزی دارند، اما گوش دادن به انفجار موج گرانشی که توسط ابرنواختر واقعی منتشر می شود، به عنوان معتقد است که می تواند پاسخ دهد. بسته به نوع امواج انفجارها مشابه است، تا آنجا که آنها با صدای بلند هستند، همانطور که اغلب اتفاق می افتد، همانطور که اغلب رخ می دهد و نحوه ارتباط آنها با ابرنواختر، به دنبال آن تلسکوپ های الکترومغناطیسی، این داده ها می توانند به حذف یک دسته از مدل های موجود کمک کنند.

جهان چگونه گسترش می یابد؟

گسترش جهان به این معنی است که اشیاء دور که از کهکشان ما حذف می شوند، قرمز بیشتری نسبت به آنها در واقع هستند، زیرا نور منتشر شده توسط آنها به عنوان آنها حرکت می کنند. Cosmologists برآورد سرعت گسترش جهان، مقایسه تغییر قرمز کهکشان ها با این واقعیت است که آنها از ما هستند. اما این فاصله معمولا بر روی روشنایی ابرنواختر نوع IA تخمین زده می شود و این تکنیک یک دسته از عدم قطعیت را ترک می کند.

اگر چندین آشکارساز موج گرانشی در سراسر جهان سیگنال ها را از هم ترکیب ستاره های نوترونی شناسایی کنند، با هم آنها می توانند به طور دقیق حجم سیگنال را برآورد کنند، و در عین حال فاصله ای که ادغام رخ داده است. آنها همچنین قادر به ارزیابی جهت، و با آن و شناسایی کهکشان که در آن رویداد رخ داده است. با مقایسه تغییر قرمز این کهکشان با فاصله ای تا ادغام ستاره ها، می توانید سرعت مستقل توسعه کیهانی را دریافت کنید، احتمالا دقیق تر از روش های مدرن اجازه می دهد.

امواج گرانشی، به لحاظ نظری، توسط انیشتین در سال 1917 پیش بینی شده است، هنوز در انتظار کشف آنها است.

در اواخر سال 1969، پروفسور فیزیکیا \u200b\u200bدانشگاه مریلند، یوسف وبر، بیانیه ای حساس را انجام داد. او اعلام کرد که امواج قبر را از عمق کیهان کشف کرده است. تا آن زمان، یک دانشمند واحد با چنین ادعاهایی عمل نمی کرد، و احتمال شناسایی چنین امواج بسیار واضح بود. با این حال، وبر قدرت خود را در زمینه خود شنیده است، و بنابراین همکارانش پیام خود را با جدیت کامل درک می کنند.

با این حال، ناامیدی به زودی آمد. دامنه امواج ادعا شده توسط وبر، میلیون ها بار بالاتر از ارزش نظری ثبت شده است. وبر استدلال کرد که این امواج از مرکز کهکشان ما بسته شده با ابرهای گرد و غبار، که در آن کمی شناخته شده بود، آمده است. Astrophysics پیشنهاد کرده است که یک سیاهچاله غول پیکر وجود دارد که سالانه هزاران ستاره را می خورد و بخشی از انرژی جذب شده را به شکل تابش گرانشی پرتاب می کند و ستاره شناسان در جستجوی بیهوده ای هستند ثابت کرد که سیاه چاله واقعا وجود دارد، اما او منجر به خود کاملا مناسب است). فیزیک از ایالات متحده آمریکا، اتحاد جماهیر شوروی، فرانسه، آلمان، انگلستان و ایتالیا، آزمایشات مشابهی را آغاز کرده اند و هیچ چیز را به دست نیاورده اند.

دانشمندان هنوز نمی دانند چه چیزی را به خواندن ظاهری عجیب و غریب از دستگاه های وبر. با این حال، تلاش های او ناپدید شد، گرچه امواج گرانشی هنوز یافت نشده است. چندین تاسیسات برای جستجوی آنها در حال حاضر ساخته شده یا ساخته شده است، و در ده سال، چنین آشکارساز ها در فضا رشد می کنند. ممکن است که در چنین آینده ای طولانی مدت، تابش گرانشی به همان واقعیت فیزیکی مشاهده شده، و همچنین نوسانات الکترومغناطیسی تبدیل شود. متأسفانه، جوزف وبر دیگر این را نمی داند - او در سپتامبر 2000 فوت کرد.

امواج قبر چیست؟

اغلب گفته می شود که امواج گرانشی در فضای اختیاری گیاه توزیع می شوند. چنین تعریف صحیح است، اما ناقص است. با توجه به نظریه کلی نسبیت، بار ناشی از انحنای پیوستگی فضا-زمان است. امواج گرانش، نوسانات متریک فضا-زمان هستند، که خود را به عنوان نوسانات میدان گرانشی آشکار می کند، به طوری که آنها اغلب به صورت قاطعانه به نام رگه های فضایی-زمانی نامیده می شوند. امواج گرانشی به لحاظ نظری توسط آلبرت انیشتین در سال 1917 پیش بینی شده بودند. در وجود، هیچ کس آنها را تردید نمی کند، اما امواج گرانشی هنوز در انتظار کشف خود هستند.

منبع امواج گرانشی هر حرکتی از بدن های مادی را خدمت می کنند و منجر به تغییر نامناسبی در نیروی گرانش در فضای اطراف می شود. حرکت با سرعت ثابت بدن، از آنجا که شخصیت زمینه های آن تغییر نمی کند، تابش نمی کند. برای انتشار امواج، شتاب مورد نیاز است، اما نه. سیلندر که در اطراف محور تقارن چرخش می یابد، شتاب می گیرد، اما میدان گرانشی آن همگن است و امواج بوجود نمی آیند. اما اگر شما این سیلندر را در اطراف محور دیگر ترویج کنید، این زمینه نوسان خواهد شد و امواج گرانشی از سیلندر فرار خواهند کرد.

این نتیجه گیری مربوط به هر بدن (یا سیستم مخابراتی)، نامتقارن نسبت به محور چرخش است (در چنین مواردی گفته شده است که بدن یک لحظه چهارگانه دارد). سیستم جرم، لحظه ای چهارگانه که با زمان متفاوت است، همیشه امواج گرانشی را منتشر می کند.

خواص اصلی امواج گرانشی

Astrophysics نشان می دهد که تابش امواج گرانشی، انتخاب انرژی، سرعت چرخش پالسار عظیم را در جذب ماده ستاره همسایه محدود می کند.

فانوس های گرانشی کیهان

تابش گرانشی منابع زمین بسیار ضعیف است. ستون فولادی با وزن 10،000 تن، به حالت تعلیق در مرکز در هواپیما افقی و بیش از حد رشد در اطراف محور عمودی تا 600 دور در دقیقه، قدرت حدود 10 -24 W را منتشر می کند. بنابراین، تنها امید به کشف امواج گرانش، یافتن منبع کیهانی اشعه گرانشی است.

در این رابطه، نزدیک ستاره های دوگانه بسیار امیدوار کننده هستند. دلیل ساده این است: قدرت تابش گرانشی این سیستم در نسبت معکوس نسبت به درجه پنجم قطر آن افزایش می یابد. حتی بهتر است اگر مسیرهای ستاره ها بسیار طولانی باشند، زیرا نرخ تغییر لحظه ای چهارگانه افزایش می یابد. اگر سیستم دوگانه شامل ستاره های نوترونی یا سیاهچاله ها باشد، بسیار خوب است. چنین سیستم هایی شبیه به چراغ های گرانشی در فضا هستند - اشعه آنها دارای شخصیت دوره ای است.

در فضا، منابع "انگیزه" وجود دارد که انفجار گرانشی کوتاه، اما بسیار قدرتمند را تولید می کنند. این اتفاق می افتد زمانی که فروپاشی یک ستاره عظیم قبل از انفجار ابرنواختر. با این حال، تغییر شکل ستاره باید نامتقارن باشد، در غیر این صورت تابش بوجود نخواهد آمد. در طول فروپاشی، امواج گرانشی می توانند تا 10 درصد از کل انرژی لامپ ها را حمل کنند! قدرت تابش گرانشی در این مورد حدود 10 50 W است. هنگامی که ستاره های نوترونی ادغام می شوند، انرژی حتی بیشتر انرژی را تشخیص می دهد، در اینجا قدرت اوج 10،52 وات می رسد. یک منبع عالی از تابش یک برخورد سیاه چاله ها است: توده های آنها می توانند از توده ستاره های نوترونی در میلیاردها بار تجاوز کنند.

منبع دیگری از امواج گرانشی تورم کیهان شناسی است. بلافاصله پس از انفجار بزرگ، جهان شروع به گسترش بسیار سریع و کمتر از 10-34 ثانیه، قطر آن از 10 تا 33 سانتی متر به اندازه ماکروسکوپی افزایش یافت. این فرایند به طور غیرمستقیم تقویت امواج گرانشی که قبل از شروع آن وجود داشت، تقویت شد و فرزندان آنها تا به حال حفظ شده اند.

تایید غیر مستقیم

اولین اثبات وجود امواج گرانش با آثار رادیو آمریکایی استناو جوزف تیلور و دانش آموزش راسل هالز همراه است. در سال 1974، آنها یک جفت ستاره نوترونی را در اطراف یکدیگر کشف کردند (انتشار پالسار با همراهی سکوت). Pulsar در اطراف محور خود با سرعت زاویه ای پایدار (که همیشه اتفاق نمی افتد) چرخانده می شود و بنابراین به عنوان یک ساعت فوق العاده دقیق خدمت می کند. این ویژگی باعث شد توده های هر دو ستاره را اندازه گیری کند و ماهیت جنبش مداری خود را پیدا کند. معلوم شد که دوره گردش این سیستم دوگانه (حدود 3 ساعت و 45 دقیقه) سالانه به میزان 70 میکروتر کاهش می یابد. این ارزش در توافق خوب با راه حل های معادلات تئوری کلی نسبیت، توصیف از دست دادن انرژی جفت ستاره، به دلیل تابش گرانشی (با این حال، برخورد این ستاره ها به زودی پس از 300 میلیون سال اتفاق می افتد ) در سال 1993، تیلور و هالز برای این باز شدن جایزه نوبل اهدا شد.

آنتن های موج گرانشی

چگونه برای تشخیص امواج گرانشی به طور تجربی؟ وبر به عنوان آشکارسازهای سیلندر جامد آلومینیومی جامد با پیزوم ها در انتهای استفاده می شود. آنها با حداکثر کامل از اثرات مکانیکی خارجی در یک اتاق خلاء جدا شده اند. دو سیلندر وبر در پناهگاه تحت دانشگاه مریلند و یکی - در آزمایشگاه ملی آرگون نصب شده است.

ایده آزمایش ساده است. فضای تحت عمل امواج گرانشی فشرده و کشش است. با توجه به این، سیلندر در جهت طولی ارتعاش می شود، به عنوان یک آنتن موج گرانشی عمل می کند و کریستال های پیزوالکتریک ارتعاشات را به سیگنال های الکتریکی انتقال می دهند. هر گذر از امواج کیهانی قبر تقریبا به طور همزمان بر روی آشکارسازهای جدا شده توسط یک هزار کیلومتر عمل می کند که اجازه می دهد تا پالس های گرانشی را از انواع مختلف سر و صدا فیلتر کنند.

سنسورهای Weber قادر به مشاهده تغییرات سیلندر به دست می آیند، تنها 10 تا 15 طول آن - در این مورد 10 -13 سانتی متر بود. این نوسانات به وبر موفق به شناسایی آنچه که او برای اولین بار بود و در سال 1959 گزارش داد در صفحات نامه های بررسی فیزیکی. تمام تلاش ها برای تکرار این نتایج بیهوده بود. داده های وبر نیز بر خلاف این نظریه است که عملا انتظار می رود جابجایی نسبی بیش از 10-18 (و خیلی بیشتر به کمتر از 10 تا 20). ممکن است وبر با پردازش آماری نتایج حاصل شود. اولین تلاش برای آزمایش تجربی تشخیص تابش گرانشی به پایان رسید.

در آینده، آنتن های گرانشی و موج تا حد زیادی بهبود یافته است. در سال 1967، فیزیکدان آمریکایی بیل فیربنک پیشنهاد کرد که آنها را در هلیوم مایع خنک کند. این نه تنها مجاز به خلاص شدن از سر و صدای حرارتی است، بلکه همچنین امکان استفاده از ماهی مرکب (interferometers کوانتومی ابررسانا)، مغناطیس سنج بسیار فوق العاده حساس را باز کرد. پیاده سازی این ایده معلوم شد که با بسیاری از مشکلات فنی ارتباط برقرار کرده است و خود فیربنک به او نرسیده است. در ابتدای دهه 1980، فیزیک از دانشگاه استنفورد نصب را با حساسیت 10 -18 نصب کرد، اما امواج ثبت نام نکردند. در حال حاضر در تعدادی از کشورها، آشکارسازهای ارتعاش ارتعاشی UL-progenigenic امواج وجود دارد، که در دمای تنها در دهم و صدها درجه بالاتر از صفر مطلق کار می کنند. چنین، به عنوان مثال، نصب Auriga در Padua. آنتن برای آن یک سیلندر سه متر از آلیاژ آلومینیوم منیزیم، قطر آن 60 سانتیمتر است و وزن آن 2.3 تن است. این در یک محفظه خلاء خنک شده به 0.1 K. لرزش آن (با فرکانس آن از حدود 1000 هرتز) منتقل شده به رزوناتور کمکی که وزن آن 1 کیلوگرم است، که با فرکانس مشابه نوسان می کند، اما بسیاری از دامنه های بیشتر. این ارتعاشات توسط تجهیزات اندازه گیری ثبت می شود و با استفاده از یک رایانه تجزیه و تحلیل می شود. حساسیت مجموعه Auriga حدود 10 -20 -10 -21 است.

interferometers

راه دیگری برای تشخیص امواج گرانش بر اساس شکست رزوناتورهای عظیم به نفع اشعه های نور است. اولویت در سال 1962 او توسط فیزیک شوروی میخائیل Hercerstein و ولادیسلاو Voshovo و دو سال بعد و وبر ارائه شد. در اوایل دهه 1970، یک کارمند آزمایشگاه تحقیقاتی شرکت هواپیما هیوز رابرت به جلو (در گذشته دانشجوی فارغ التحصیل وبر، در آینده یک نویسنده بسیار معروف علمی تخیلی) اولین آشکارساز را با حساسیت کاملا مناسب و معقول ساخته است. در عین حال، استاد موسسه فناوری ماساچوست (MIT) Rainer Weiss، تجزیه و تحلیل نظری بسیار عمیق از امکان ثبت امواج گرانشی را با استفاده از روش های نوری انجام داد.

این روش ها شامل استفاده از آنالوگ های دستگاه است، با کمک آن 125 سال پیش، فیزیکدان آلبرت Maykelson ثابت کرد که سرعت نور در تمام جهات به شدت یکسان است. در این نصب، تداخل سنجی Michelson، پرتو نور بر روی صفحه شفاف می افتد و به دو پرتو دو طرفه عمدتا تقسیم می شود که از آینه های واقع در همان فاصله از صفحه منعکس می شود. سپس پرتوها دوباره ادغام می شوند و روی صفحه نمایش قرار می گیرند، جایی که الگوی تداخل رخ می دهد (خطوط و خطوط نور و تیره). اگر سرعت نور به جهت آن بستگی دارد، پس از تبدیل کل نصب، این تصویر باید تغییر کند، اگر نه - همانند قبل باقی بماند.

آشکارساز تداخل امواج گرانش به روش مشابهی کار می کند. موج عبور فضا را تغییر می دهد و طول هر شانه تداخلتر را تغییر می دهد (مسیرهایی که در آن نور از طرف تقسیمگر به آینه می رود)، کشش یک شانه و فشار دادن چیز دیگری را تغییر می دهد. تصویر تداخل در حال تغییر است و این را می توان ثبت نام کرد. اما این آسان نیست: اگر تغییر نسبی مورد انتظار در طول شانه های تداخل سنج 10 -20 باشد، پس از آن در طول قرص اندازه دستگاه (مانند میشلسون) آن را به دامنه دامنه حدود 10 تبدیل می کند 18 سانتی متر برای مقایسه: امواج نور قابل مشاهده 10 تریلیون بار دیگر! شما می توانید طول شانه ها را به چند کیلومتر افزایش دهید، اما مشکلات هنوز باقی خواهند ماند. منبع نور لیزر باید هر دو قدرتمند باشد و در فرکانس پایدار باشد، آینه ها به طور ایده آل صاف و ایده آل هستند، خلاء در لوله ها، که در آن نور گسترش می یابد، - به همان اندازه که ممکن است، تثبیت مکانیکی کل سیستم واقعا کامل است به طور خلاصه، آشکارساز موج گرانشی تداخل دستگاه گران و بزرگ است.

امروز، بزرگترین نصب این نوع، لیگ پیچیده آمریکایی است (رصدخانه امواج گرانشی نور تداخل) این شامل دو رصدخانه است، یکی از آنها در ساحل اقیانوس آرام ایالات متحده واقع شده است، و دیگری از خلیج مکزیک دور نیست. اندازه گیری ها با استفاده از سه interferometers (دو در حالت واشنگتن، یکی در لوئیزیانا) با شانه های چهار کیلومتری ساخته می شوند. نصب و راه اندازی مجهز به درایوهای نور آینه ای است که حساسیت آن را افزایش می دهد. پیتر سیسون، استاد فیزیک دانشگاه دانشگاه سیراکوس، گفت: "از نوامبر 2005، هر سه تداخل سنجی ما در حالت عادی کار می کنند." - ما به طور مداوم داده ها را با سایر مشاهدات در تلاش برای تشخیص امواج گرانشی با فرکانس در ده ها و صدها هرتز، که با قدرتمندترین انفجار ابرنواختر و ادغام ستاره های نوترونی و حفره های سیاه و سفید نشان داده شده است، مبادله می کنیم. در حال حاضر یک تداخل سنجی آلمانی GEO 600 (طول شانه - 600 متر)، واقع در 25 کیلومتر از هانوور وجود دارد. دستگاه Tama ژاپنی 300 متر در حال حاضر ارتقا یافته است. آشکارساز Virgo سه کیلومتری در مجاورت PISA به تلاش کلی در اوایل سال 2007 متصل می شود و در فرکانس کمتر از 50 هرتز می تواند از لیگو پیشی بگیرد. تاسیسات با رزوناتورهای Ulstraaogenic با افزایش کارایی عمل می کنند، هرچند حساسیت آنها هنوز تا حدودی کمتر از ماست. "

دیدگاه ها

انتظار می رود که امواج گرانشی را در آینده نزدیک تشخیص دهد؟ در مورد این "مکانیک محبوب" گفت: پروفسور Rainer Weiss: "در چند سال، لیزر قوی تر و آشکارسازهای پیشرفته تر در مجتمع LIGO مجتمع LIGO نصب می شود که منجر به افزایش 15 برابر حساسیت خواهد شد. در حال حاضر 10 -21 (در فرکانس های سفارش 100 هرتز) است، و پس از مدرنیزاسیون بیش از 10 -22. پیچیده مدرن، LIGO پیشرفته، عمق نفوذ را به فضا 15 بار افزایش می دهد. پروفسور MSU Vladimir Braginsky به طور فعال در این پروژه شرکت می کند، یکی از پیشگامان برای مطالعه امواج گرانشی.

در اواسط دهه آینده، راه اندازی تداخل سنج فضایی لیزا برنامه ریزی شده است ( آنتن فضای تداخل سنج لیزر) با طول شانه های 5 میلیون کیلومتر، این پروژه مشترک ناسا و آژانس فضایی اروپا است. حساسیت این رصدخانه صدها بار بالاتر از امکانات ابزار زمین خواهد بود. این در درجه اول در نظر گرفته شده است برای جستجو برای امواج گرانشی کم فرکانس (10 -4 -10 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1)، که به علت تداخل اتمسفر و لرزه ای، نمی تواند بر روی سطح زمین قرار گیرد. چنین امواج سیستم های دو ستاره را منتشر می کنند، ساکنان معمولی کیهان. لیزا همچنین قادر به ثبت امواج گرانش ناشی از جذب سیاهچاله های ستاره های معمولی خواهد بود. اما برای شناسایی امواج گرانشی Relic که اطلاعات مربوط به وضعیت ماده را در لحظات اول پس از انفجار بزرگ، به احتمال زیاد، ابزارهای فضا پیشرفته تر مورد نیاز است. چنین نصب ناظر بنگ بزرگدر حال حاضر بحث شده است، اما بعید است که آن را قادر به ایجاد و اجرا قبل از 30-40 سال آینده. "