Все, что надо знать об открытии гравитационных волн: версия для чайников. Гравитационные волны что это такое для чайников


Гравитационные волны для чайников

В конце 19 века физики были в очень хорошем расположении духа. Для всеобъемлющей картины мира не хватало решения трех маленьких неувязочек: отрицательный результат эксперимента Майкельсона-Морли (из неё потом вырастет специальная теория относительности), зависимость теплоемкости идеального газа от температуры (из этой неувязочки чуть позже появится вся квантовая физика) и религиозные нестыковки связанные с законом всемирного тяготения.

Проблема с тяготением выглядела так. Представьте себе два корабля в огромном океане. Один очень большой, а второй чуть поменьше. Плывут они с одинаковой скоростью и одновременно выключают двигатели. Двигаясь по инерции, очень большой корабль проплывет очень далеко, а тот что чуть поменьше остановится чуть раньше. Инерция кораблей зависит от их массы. Чем тяжелее предмет, тем большее запасенная в нем энергия и тем больше инерция. Эта масса так и называется - инерционная масса.

Теперь эти же два корабля в этом же океане плавают недалеко друг от друга. Между ними возникает сила притяжения которая в соответствии с законом Всемирного тяготения тем больше, чем тяжелее корабли. Эта масса так и называется - гравитационная масса.Инерционная и гравитационные массы - это две разные массы, отражающие два разных свойства предметов. Одна про то, что сложно изменить скорость, а другая про то, что притягиваются. Как связаны эти две разные массы? Никак. Физики связи между этими характеристиками найти не смогли. Но все эксперименты показывают, что эти две разные массы совпадают до третьей, пятой, десятой цифры после запятой."Так не бывает", - сказал Эйнштейн. "Совпадения", - сказали все остальные. У Эйнштейна были свои счеты с совпадениями и вероятностью. "Бог не играет в кости", - это его фраза, сказанная, правда, по другому поводу.

Ни у Эйнштейна, ни у других физиков ничего с объединением этих двух масс не получилось. Я всегда восхищался радикальным подходом Эйнштейна к математическим и физическим абстракциям. Он сказал, - "Если гравитационная масса не вписывается в общую теорию, значит ее нет. И Закона всемирного тяготения тоже нет".

А теперь смотрите. Батутная сетка. В углу лежит мяч, никуда не катится. И тут на середину батута залезает уборщица спорткомплекса баба Маша весом в 150 килограмм. Она продавливает сетку батута и мяч скатывается к ее ногам. Означает ли это, что уборщица притягивает мяч? Нет, ни мяч, ни баба Маша ничего не знают про существование друг друга, они взаимодействуют только с окружающим их пространством. Если теперь двумерную сетку заменить трехмерной и добавить еще одно измерение - время, то мы получим картинку, которую нарисовал Эйнштейн в своей голове.

Пойдем дальше. Представим себе, что уборщица хорошенько подпрыгнула на сетке. Мяч не просто скатится к ногам бабы Маши, а улетит в направлении, которое не сможет определить ни один физик мира. Это мы сгенерировали гравитационную волну.В реальной физике все почти так, но. Гравитационные волны очень слабые. Даже самые мощные процессы во вселенной изменяют каждый метр пространства на величину с двадцатью тремя нулями после запятой. Гравитационные волны излучаются только телами, движущимися с ускорением. Ну и гравитационные волны излучаемые телами могут поглощаться друг другом.

Вот это все в математических терминах Эйнштейн изложил в двух статьях примерно по 10 листков каждая.Из этих работ есть следствия. Представьте себе две массивные звезды вращающийся вокруг общего центра масс. Они массивны и они движутся с ускорением. Значит они будут излучать гравитационные волны, если Эйнштейн не ошибся. А если они будут излучать волны, значит они будут терять энергию, а значит рано или поздно они упадут друг на друга с выбросом гигантской энергии половина которой перейдет в гравитационную волну. Этот процесс самый мощный из всех, что можно наблюдать во вселенной. Огромные массы, огромные ускорения и волны не погасятся друг другом, посколько звезды сольются в единое целое. Событие это назвали гравитационный коллапс.

Осталось найти такие компактные двойные звезды. Эйнштейн не дожил до этого момента. В 1974 году был обнаружен пульсар, вращающийся вокруг нейтронной звезды. В строгом соответствии с теорией пульсар медленно падал на звезду поскольку терял энергию на излучение гравитационных волн. Косвенно теорию подтвердили, получили за это Нобелевскую премию, но нужно было пощупать эти волны, чтобы иметь прямое доказательство.И его начали искать. Для успеха нужно было найти две звезды которые скоро упадут друг на друга, вернее упадут они много миллиардов лет назад, но волна должна была дойти до нас в разумное время. И нам нужно научиться измерять изменение расстояний в десять в минус 21 метра.

В 1992 году начали строить прибор для измерений.Это туннель в четыре километра длинной с вакуумом внутри. В середине этого туннеля его пересекает второй такой же. Свет лазера доходит то пересечения тоннелей, попадает на полупрозрачное зеркало и делится на два луча, уходящих каждый в свой тоннель. В конце тоннелей свет отражается от зеркал и возвращается, снова проходя через полупрозрачное зеркало.За зеркалом расположен чувствительный приемник. Расстояние между зеркалами подобраны такими, чтобы волны из каждого тоннеля гасили друг друга. На детекторе нет ни одной вспышки до тех пор, пока расстояния между зеркалами неизменно. Как только гравитационная волна изменит расстояние между любыми из зеркал на детекторе будет вспышка.Это колоссальное сооружение находится в штате Луизиана и называется лазерный интерферометр. Второй такой же интерферометр находится на другом побережье США в штате Вашингтон, он нужен для определения направления с которого пришла волна.

saint-petersburg.ru

версия для чайников — Новости науки

Физики из международной коллаборации LIGO (Laser Interferometric Gravitational Observatory) экспериментально обнаружили гравитационные волны . Открытие, в которое большой вклад внесли российские ученые, претендует на прорыв года. Мы расскажем все, что нужно знать об этом событии.

Черные дыры© ligo.caltech.edu

Что именно открыли

Физики напрямую зарегистрировали гравитационные волны. Это произошло 14 сентября 2015 года в 05:51 утра по летнему североамериканскому восточному времени (13:51 по московскому времени) на двух детекторах обсерватории LIGO.

Они были порождены двумя черными дырами (в 29 и 36 раз тяжелее Солнца) в последние доли секунды перед их слиянием в более массивный вращающийся гравитационный объект (в 62 раза тяжелее Солнца). За доли секунды примерно три солнечные массы превратились в гравитационные волны, максимальная мощность излучения которых была примерно в 50 раз больше, чем от всей видимой Вселенной. Слияние черных дыр произошло 1,3 миллиарда лет назад (столько времени гравитационное возмущение распространялось до Земли).

Что важно

Во-первых, физики впервые напрямую зарегистрировали гравитационные волны. Ранее это удавалось сделать лишь косвенным путем, наблюдая за потерей энергии пульсарами. Во-вторых, общая теория относительности, сформулированная в 1915 году Альбертом Эйнштейном, снова была подтверждена. В-третьих, ученые еще раз доказали существование черных дыр. Эксперименты физиков отлично объясняются современными теоретическими моделями.

Струны во Вселенной на ранних этапах ее развитияСтруны во Вселенной на ранних этапах ее развития © B. Allen & E.P. Shellard

В-четвертых, физики продемонстрировали астрономам возможности исследования космоса при помощи гравитации. До сих пор основную информацию о далеких объектах ученые получали в электромагнитных диапазонах (оптическом, рентгеновском, инфракрасном и ультрафиолетовом). Основная инициатива создания LIGO исходила от физиков, тогда как астрономы предпочитали продолжать исследования космоса консервативными методами.

Зачем открыли

Повышение чувствительности гравитационно-волновых антенн может привести к открытию множества источников волн пространства-времени. С этой целью могут быть модернизированы существующие гравитационные обсерватории и открыты новые. Прогресс в зарождающемся новом способе исследования космоса ограничивает стоимость гравитационных обсерваторий (LIGO обошлась примерно в 370 миллионов долларов).

В перспективе при помощи гравитационно-волновых антенн можно с высокой точностью измерить ускоренное расширение Вселенной, оценить работоспособность существующих космологических моделей, проверить отклонение от сферической формы нейтронных звезд и обнаружить (в случае их существования) космические струны — одномерные дефекты пространства-времени, возникшие после Большого взрыва.

Что такое гравитационная волна

Гравитационная волна представляет собой колебания пространства-времени — иначе говоря, распространяющуюся в нем рябь: если шарик на капроне начнет периодическое движение, то капрон, выступающий в этой аналогии пространством-временем, также начнет колебаться. Волны от движущегося в центре капроновой поверхности шарика начнут распространяться. Именно они и являются аналогами гравитационных возмущений.

Массивное тело, помещенное в пространство-время, вызывает его искривление. В частности, траектория светового луча, распространяющегося рядом с тяжелым объектом, искривляется от прямолинейной. Эффект был экспериментально подтвержден. Наглядно это можно представить, поместив тяжелый шарик на натянутый капрон: он вызовет прогиб плоской капроновой поверхности, которая в этом случае выступает аналогией пространства-времени.

Что такое черная дыра

В 1916 году немецкий ученый Карл Шварцшильд нашел первое решение уравнений общей теории относительности Эйнштейна. Оно описывает гравитационное поле, созданное центрально-симметричным распределением масс с нулевым электрическим зарядом. Это решение содержало так называемый гравитационный радиус тела, определяющий размеры объекта со сферически-симметричным распределением материи, который не способны покинуть фотоны (движущиеся со скоростью света кванты электромагнитного поля).

Определенная таким образом Шварцшильдова сфера тождественна понятию горизонта событий, а массивный ограниченный ею объект — черной дыре. Описанная Шварцшильдом черная дыра является статической, то есть неподвижной (невращающейся). В природе таких дыр, по всей видимости, нет. Практически любая реальная черная дыра будет вращаться и иметь ненулевой заряд (для этого достаточно, чтобы она поглотила хотя бы одну заряженную элементарную частицу). Вращающиеся заряженные черные дыры впервые описал Рой Керр, который за это недавно получил премию Краффорда.

Чья заслуга

Обсерватория LIGO представляет собой гравитационно-волновую антенну, образованную двумя идентичными детекторами, расположенными в Ливингстоне (штат Луизиана) и Хэнфорде (штат Вашингтон) в США на расстоянии более трех тысяч километров друг от друга.

Детектор LIGOДетектор LIGO© LIGO

Исследования в LIGO осуществляются в рамках одноименной коллаборации более чем тысячей ученых из США и 14 других стран, включая Россию, которая представлена двумя группами из Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова и Института прикладной физики Российской академии наук (Нижний Новгород).

sci-dig.ru

Физика для чайников: что такое гравитация | Futurist

Автор: Екатерина Бруй |  28 февраля 2016, 14:34

Наверняка вы слышали, что гравитация – это не сила. И это правда. Однако же эта правда оставляет много вопросов. Например, мы обычно говорим, что гравитация «притягивает» объекты. На уроках физики нам говорили, что гравитация притягивает объекты к центру Земли. Но как это возможно? Как гравитация может не быть силой, но при этом притягивать объекты?

Прежде всего, нужно усвоить, что правильный термин – это «ускорение», а не «притяжение». На самом деле, гравитация вовсе не притягивает объекты, она деформирует систему пространства-времени (система, по принципам которой мы живем), объекты следуют за образовавшимися в результате деформации волнами и иногда могут ускоряться.

Благодаря Альберту Эйнштейну и его теории относительности, мы знаем, что пространство-время меняется под воздействием энергии. И самая важная часть этого уравнения – это масса. Энергия массы объекта заставляет пространство-время меняться. Масса сгибает пространство-время, и получившиеся изгибы направляют энергию. Таким образом, вернее думать о гравитации не как о силе, а как об искривлении пространства-времени. Как резиновое покрытие искривляется под шаром для боулинга, так пространство-время искривляется массивными объектами.

Так же, как автомобиль едет по дороге с различными изгибами и поворотами, объекты перемещаются по подобным изгибам и искривлениям в пространстве и времени. И точно так же, как автомобиль ускоряется, когда спускается вниз с холма, массивные объекты создают экстремальные виражи в пространстве и времени. Сила тяжести способна разгонять объекты, когда они входят в глубокие гравитационные колодцы. Этот путь, по которому объекты следуют через пространство-время, называют «геодезической траекторией».

Чтобы лучше понять, как работает гравитация и как она может ускорять объекты, рассмотрим расположение Земли и Луны относительно друг друга. Земля – это довольно массивный объект, по крайней мере, по сравнению с Луной, и наша планета заставляет пространство-время изгибаться. Луна вращается вокруг Земли из-за перекосов в пространстве и времени, которые вызваны массой планеты. Таким образом, Луна просто путешествует вдоль образовавшегося изгиба в пространстве-времени, который мы называем орбитой. Луна не чувствует никакой силы, действующей на нее, она просто следует по определенному возникшему пути.

Но почему не все астероиды и метеориты, которые проходят рядом с нашей планетой, занимают какую-то орбиту? Почему не все объекты, оказавшиеся рядом с Землей, начинают вращаться вокруг нее? Каждый день множество комет и астероидов проходят мимо Земли и не занимают определенную орбиту. Точно так же, каждый день множество объектов притягиваются к поверхности планеты и могут двигаться вокруг нее какое-то время. В конечном счете, путь, по которому проходит объект, зависит от ряда факторов, таких как скорость, траектория и масса объекта.

Оригинал статьи.

Понравилась статья?

Поделись с друзьями!

  Поделиться 0   Поделиться 0   Твитнуть 0

Подпишись на еженедельную рассылку

futurist.ru

ГРАВИТАЦИОННЫЕ ВОЛНЫ ДЛЯ ЧАЙНИКОВ | Добро, зло, мораль, нравственность, этика, нравы.

                    Автор: Юрий Строфилов

Спросил у меня семилетний сын о том, что это там открыли ученые про гравитацию. К ответу на этот вопрос я готовился два дня. Старший все понял. Младшему полтора года, он во время разговора рычал, кивал головой и активно моргал. Было видно, что ему тоже понятно, но говорить он пока не может и уточняющих вопросов, в отличие от старшего, не задавал.

В двух словах я не обещаю, но постараемся обойтись без мудянки и формул. В конце XIX века физики были в очень хорошем расположении духа. Для всеобъемлющей картины мира не хватало решения трех маленьких неувязочек: отрицательный результат эксперимента Майкельсона—Морли (из нее потом вырастет Специальная теория относительности), зависимость теплоемкости идеального газа от температуры (из этой неувязочки чуть позже появится вся квантовая физика) и религиозные нестыковки, связанные с законом всемирного тяготения.

Проблема с тяготением выглядела так. Представьте себе два корабля в огромном океане. Один очень большой, а второй чуть поменьше. Плывут они с одинаковой скоростью и одновременно выключают двигатели. Двигаясь по инерции, очень большой корабль проплывет очень далеко, а тот, что чуть поменьше, остановится чуть раньше. Инерция кораблей зависит от их массы. Чем тяжелее предмет, тем больше запасенная в нем энергия и тем больше инерция. Эта масса так и называется — инерционная масса.

Теперь эти же два корабля в этом же океане плавают недалеко друг от друга. Между ними возникает сила притяжения, которая в соответствии с законом всемирного тяготения тем больше, чем тяжелее корабли. Эта масса так и называется — гравитационная масса.

Инерционная и гравитационные массы — это две разные массы, отражающие два разных свойства предметов. Одна про то, что сложно изменить скорость, а другая про то, что притягиваются. Как связаны эти две разные массы? Никак. Физики связи между этими характеристиками найти не смогли. Но все эксперименты показывают, что эти две разные массы совпадают до третьей, пятой, десятой цифры после запятой. «Так не бывает», — сказал Эйнштейн. «Совпадения», — сказали все остальные. У Эйнштейна были свои счеты с совпадениями и вероятностью. «Бог не играет в кости», — это его фраза, сказанная, правда, по другому поводу.

Ни у Эйнштейна, ни у других физиков ничего с объединением этих двух масс не получилось. Я всегда восхищался радикальным подходом Эйнштейна к математическим и физическим абстракциям. Он сказал: «Если гравитационная масса не вписывается в общую теорию, значит, ее нет. И закона всемирного тяготения тоже нет».

А теперь смотрите. Батутная сетка. В углу лежит мяч, никуда не катится. И тут на середину батута залезает уборщица спорткомплекса баба Маша весом 150 килограмм. Она продавливает сетку батута, и мяч скатывается к ее ногам. Означает ли это, что уборщица притягивает мяч? Нет, ни мяч, ни баба Маша ничего не знают про существование друг друга, они взаимодействуют только с окружающим их пространством. Если теперь двумерную сетку заменить трехмерной и добавить еще одно измерение — время, то мы получим картинку, которую нарисовал Эйнштейн в своей голове.

Пойдем дальше. Представим себе, что уборщица хорошенько подпрыгнула на сетке. Мяч не просто скатится к ногам бабы Маши, а улетит в направлении, которое не сможет определить ни один физик мира. Это мы сгенерировали гравитационную волну.

В реальной физике все почти так. Но. Гравитационные волны очень слабые. Даже самые мощные процессы во Вселенной изменяют каждый метр пространства на величину с двадцатью тремя нулями после запятой. Гравитационные волны излучаются только телами, движущимися с ускорением. Ну и гравитационные волны, излучаемые телами, могут поглощаться друг другом.

Вот это все в математических терминах Эйнштейн изложил в двух статьях примерно по 10 листков каждая.

Из этих работ есть следствия. Представьте себе две массивные звезды, вращающиеся вокруг общего центра масс. Они массивны, и они движутся с ускорением. Значит, они будут излучать гравитационные волны, если Эйнштейн не ошибся. А если они будут излучать волны, значит, они будут терять энергию, а значит, рано или поздно они упадут друг на друга с выбросом гигантской энергии, половина которой перейдет в гравитационную волну. Этот процесс самый мощный из всех, что можно наблюдать во Вселенной. Огромные массы, огромные ускорения, и волны не погасятся друг другом, поскольку звезды сольются в единое целое. Событие это назвали «гравитационный коллапс».

Осталось найти такие компактные двойные звезды. Эйнштейн не дожил до этого момента. В 1974 году был обнаружен пульсар, вращающийся вокруг нейтронной звезды. В строгом соответствии с теорией пульсар медленно падал на звезду, поскольку терял энергию на излучение гравитационных волн. Косвенно теорию подтвердили, получили за это Нобелевскую премию, но нужно было пощупать эти волны, чтобы иметь прямое доказательство.

И его начали искать. Для успеха нужно было найти две звезды, которые скоро упадут друг на друга, вернее, упадут они много миллиардов лет назад, но волна должна была дойти до нас в разумное время. И нам нужно научиться измерять изменение расстояний в десять в минус 21-й степени метра.

В 1992 году начали строить прибор для измерений. Это туннель в четыре километра длинной с вакуумом внутри. В середине этого туннеля его пересекает второй такой же. Свет лазера доходит до пересечения тоннелей, попадает на полупрозрачное зеркало и делится на два луча, уходящих каждый в свой тоннель. В конце тоннелей свет отражается от зеркал и возвращается, снова проходя через полупрозрачное зеркало.

За зеркалом расположен чувствительный приемник. Расстояние между зеркалами подобраны такими, чтобы волны из каждого тоннеля гасили друг друга. На детекторе нет ни одной вспышки до тех пор, пока расстояния между зеркалами неизменно. Как только гравитационная волна изменит расстояние между любыми из зеркал, на детекторе будет вспышка.

Это колоссальное сооружение находится в штате Луизиана и называется лазерный интерферометр. Второй такой же интерферометр находится на другом побережье США, в штате Вашингтон, он нужен для определения направления, с которого пришла волна.

В 2002 году вся эта система заработала. Доступ к данным получили 900 ученых со всего мира. Проект этот называется LIGO, и к 2015 году он стоил 600 млн долларов, полученных из американских, английских, немецких и австралийских фондов. Но так просто ничего не получается. На детекторе появляются вспышки, связанные с сейсмической активностью, неравномерным нагревом, случайными колебаниями и резонансами. Чем чувствительнее прибор, тем больше шумов он генерирует. Так получаются терабайты данных, разобраться в которых — отдельная задача.

Для решения этой задачи два бывших советских ученых из американского университета разработали программу поиска сигналов в потоке данных из LIGO, однако для обработки такого объема нужны колоссальные вычислительные мощности. Создание таких мощностей — это задача проекта [email protected] На компьютерах добровольцев устанавливается программа, которая отдает его мощности в распоряжение проекта. Примерно 3 млн компьютеров уже поучаствовало в вычислениях. Вся совокупность производит один квадриллион операций в секунду, это число с 15 нулями.

Обработанные добровольцами данные поступают в Ганновер на суперкомпьютер с почти семью тысячами ядер, его производительность 32 терафлопс, то есть 32 и 12 нулей операций в секунду.

Итак, все готово! Ждем.

Дождались в сентябре 2015 года. Итальянский научный сотрудник из ганноверского Института гравитационной физики обнаружил сигнал. Пришел он с детектора в Луизиане и через 7 миллисекунд — из Вашингтона. Очень быстро весь проект LIGO включился в проверку данных.

Оказалось, что зарегистрирована гравитационная волна, получившаяся в результате слияния двух черных дыр массой 29 и 36 солнечных на расстоянии 1,3 миллиарда световых лет от нас.

Данные точно совпали с предсказаниями Общей теории относительности Эйнштейна. Какое снабжение, такое и скольжение, как говорят лыжники.

maxpark.com

Гравитационные волны для чайников

В конце 19 века физики были в очень хорошем расположении духа. Для всеобъемлющей картины мира не хватало решения трех маленьких неувязочек: отрицательный результат эксперимента Майкельсона-Морли (из неё потом вырастет специальная теория относительности), зависимость теплоемкости идеального газа от температуры (из этой неувязочки чуть позже появится вся квантовая физика) и религиозные нестыковки связанные с законом всемирного тяготения.

Проблема с тяготением выглядела так. Представьте себе два корабля в огромном океане. Один очень большой, а второй чуть поменьше. Плывут они с одинаковой скоростью и одновременно выключают двигатели. Двигаясь по инерции, очень большой корабль проплывет очень далеко, а тот что чуть поменьше остановится чуть раньше. Инерция кораблей зависит от их массы. Чем тяжелее предмет, тем большее запасенная в нем энергия и тем больше инерция. Эта масса так и называется - инерционная масса.

Теперь эти же два корабля в этом же океане плавают недалеко друг от друга. Между ними возникает сила притяжения которая в соответствии с законом Всемирного тяготения тем больше, чем тяжелее корабли. Эта масса так и называется - гравитационная масса.Инерционная и гравитационные массы - это две разные массы, отражающие два разных свойства предметов. Одна про то, что сложно изменить скорость, а другая про то, что притягиваются. Как связаны эти две разные массы? Никак. Физики связи между этими характеристиками найти не смогли. Но все эксперименты показывают, что эти две разные массы совпадают до третьей, пятой, десятой цифры после запятой."Так не бывает", - сказал Эйнштейн. "Совпадения", - сказали все остальные. У Эйнштейна были свои счеты с совпадениями и вероятностью. "Бог не играет в кости", - это его фраза, сказанная, правда, по другому поводу.

Ни у Эйнштейна, ни у других физиков ничего с объединением этих двух масс не получилось. Я всегда восхищался радикальным подходом Эйнштейна к математическим и физическим абстракциям. Он сказал, - "Если гравитационная масса не вписывается в общую теорию, значит ее нет. И Закона всемирного тяготения тоже нет".

А теперь смотрите. Батутная сетка. В углу лежит мяч, никуда не катится. И тут на середину батута залезает уборщица спорткомплекса баба Маша весом в 150 килограмм. Она продавливает сетку батута и мяч скатывается к ее ногам. Означает ли это, что уборщица притягивает мяч? Нет, ни мяч, ни баба Маша ничего не знают про существование друг друга, они взаимодействуют только с окружающим их пространством. Если теперь двумерную сетку заменить трехмерной и добавить еще одно измерение - время, то мы получим картинку, которую нарисовал Эйнштейн в своей голове.

Пойдем дальше. Представим себе, что уборщица хорошенько подпрыгнула на сетке. Мяч не просто скатится к ногам бабы Маши, а улетит в направлении, которое не сможет определить ни один физик мира. Это мы сгенерировали гравитационную волну.В реальной физике все почти так, но. Гравитационные волны очень слабые. Даже самые мощные процессы во вселенной изменяют каждый метр пространства на величину с двадцатью тремя нулями после запятой. Гравитационные волны излучаются только телами, движущимися с ускорением. Ну и гравитационные волны излучаемые телами могут поглощаться друг другом.

Вот это все в математических терминах Эйнштейн изложил в двух статьях примерно по 10 листков каждая.Из этих работ есть следствия. Представьте себе две массивные звезды вращающийся вокруг общего центра масс. Они массивны и они движутся с ускорением. Значит они будут излучать гравитационные волны, если Эйнштейн не ошибся. А если они будут излучать волны, значит они будут терять энергию, а значит рано или поздно они упадут друг на друга с выбросом гигантской энергии половина которой перейдет в гравитационную волну. Этот процесс самый мощный из всех, что можно наблюдать во вселенной. Огромные массы, огромные ускорения и волны не погасятся друг другом, посколько звезды сольются в единое целое. Событие это назвали гравитационный коллапс.

Осталось найти такие компактные двойные звезды. Эйнштейн не дожил до этого момента. В 1974 году был обнаружен пульсар, вращающийся вокруг нейтронной звезды. В строгом соответствии с теорией пульсар медленно падал на звезду поскольку терял энергию на излучение гравитационных волн. Косвенно теорию подтвердили, получили за это Нобелевскую премию, но нужно было пощупать эти волны, чтобы иметь прямое доказательство.И его начали искать. Для успеха нужно было найти две звезды которые скоро упадут друг на друга, вернее упадут они много миллиардов лет назад, но волна должна была дойти до нас в разумное время. И нам нужно научиться измерять изменение расстояний в десять в минус 21 метра.

В 1992 году начали строить прибор для измерений.Это туннель в четыре километра длинной с вакуумом внутри. В середине этого туннеля его пересекает второй такой же. Свет лазера доходит то пересечения тоннелей, попадает на полупрозрачное зеркало и делится на два луча, уходящих каждый в свой тоннель. В конце тоннелей свет отражается от зеркал и возвращается, снова проходя через полупрозрачное зеркало.За зеркалом расположен чувствительный приемник. Расстояние между зеркалами подобраны такими, чтобы волны из каждого тоннеля гасили друг друга. На детекторе нет ни одной вспышки до тех пор, пока расстояния между зеркалами неизменно. Как только гравитационная волна изменит расстояние между любыми из зеркал на детекторе будет вспышка.Это колоссальное сооружение находится в штате Луизиана и называется лазерный интерферометр. Второй такой же интерферометр находится на другом побережье США в штате Вашингтон, он нужен для определения направления с которого пришла волна.

saint-petersburg.tilda.ws

Гравитационные волны. Инструкция для "чайников". — Альтернативный взгляд Salik.biz

Что значит для нас обнаружение гравитационных волн.

Думаю, все уже в курсе, что пару дней назад учёные впервые объявили об обнаружении гравитационных волн. Про это было много новостей, по ТВ, на новостных сайтах и вообще везде. Однако при этом никто не затруднился объяснить доступным языком, что дает нам это открытие в практическом плане.

На самом деле, всё просто, достаточно провести аналогию с подводной лодкой:

Обнаружение подводных лодок — является первой и главной задачей при борьбе с ними. Как и всякий предмет, лодка своим присутствием влияет на окружающую среду. Иными словами, лодка имеет собственные физические поля. К более известным физическим полям подводной лодки относятся гидроакустическое, магнитное, гидродинамическое, электрическое, низкочастотное электромагнитное, а также тепловое, оптическое. Выделение физических полей лодки на фоне полей океана (моря) лежит в основе главных способов обнаружения.

Способы обнаружения подводных лодок разделяются по типу физических полей: Акустический, Магнитометрический, Радиолокационный, Газовый, Тепловой и.т.д.

С космосом та же фигня. Мы смотрим на звезды через телескопы, делаем фотографии Марса, ловим излучения и вообще пытаемся познать небеса всеми доступными способами. А теперь, после того как зафиксированы эти волны, добавился и ещё один способ изучения — гравитационный. Мы сможем осмотреть космос основываясь на этих колебаниях.

То есть, как подводная лодка прошла в морском пространстве, и оставила за собой «след», по которому её могут вычислить, точно так же и небесные тела, теперь могут изучаться под другим углом для более полной картины. В будущем, мы сможем посмотреть как гравитационные волны огибают разные светила, галактики, планеты, научимся ещё лучше вычислять космические траектории объектов (А может даже и заранее узнавать и прогнозировать приближения метеоритов) увидим поведение волн в особых условиях, ну и всякое такое.

Что это даст?

Пока не ясно. Но со временем, аппаратура станет более точной и чувствительной, и о гравитационных волнах наберётся богатый материал. Основываясь на этих материалах пытливые умы начнут находить разного рода аномалии, загадки и закономерности. Эти закономерности и аномалии, в свою очередь, будут служить либо опровержением, либо подтверждением старых теорий. Будут создаваться дополнительные математические формулы, интересные гипотезы (Британские учёные выяснили, что голуби находят дорогу домой ориентируясь по гравитационным волнам!) и многое подобное. А жёлтая пресса, обязательно запустит какой-нибудь миф, типа «Гравитационное цунами», которое однажды нагрянет, накроет нашу солнечную систему и всему живому придет кидык. И Вангу приплетут ещё. Короче, весело будет :]

И что в итоге?

В итоге, мы получим более совершенную область науки, которая сможет давать более точное и широкое представление о нашем мире. А если повезёт и учёным попадётся какой-нибудь удивительный эффект… (Типа, если две гравитационные волны в полнолуние «врезаются» друг в друга под определённым углом с нужной скоростью, то случается локальный очаг антигравитации, о-па!)… то мы сможем надеяться на серьёзный научный прогресс.

salik.biz

Что такое гравитационные волны и почему их открытие так важно для науки? | Наука | Общество

Национальный научный фонд США анонсировал мероприятие, в котором примут участие учёные из Калифорнийского технологического института (Caltech), Массачусетского технологического института (MIT) и международного научного сообщества LIGO, которое и занимается поисками гравитационных волн.

Что же такое гравитационные волны?

«В 1915 году Альберт Эйнштейн представил миру общую теорию относительности - теорию гравитации, в которой эта сила описывается как искривление пространства-времени. Она настолько поразила ученых того времени, что без экспериментальных доказательств в неё верилось с трудом. Однако со временем накапливались подтверждения этой теории, будь то гравитационное линзирование далеких галактик, замедление времени в гравитационном поле...Практически все предсказания общей теории относительности удалось подтвердить. Кроме одного - существования гравитационных волн. Они очень слабы, в 10000000000000000000000000000000000000000 раз слабее электромагнитных волн. Обнаружить их крайне сложно, но найдя их, можно утверждать, что общая теория относительности отлично подходит для описания гравитации, что эта теория крайне точна и что наш мир устроен именно так, как описывал Эйнштейн, а никак иначе», — объясняет преподаватель физики и автор видеоблога «Физика от Побединского» Дмитрий Побединский.

Детекторы обсерватории LIGO запустили в сентябре 2015 года. В проекте задействованы два объекта, удалённые друг от друга (находятся в двух противоположных точках на территории США). Когда одна станция обнаруживает сигнал, а вторая нет — считается, что это колебания, не связанные с гравитационными волнами. Но если сигнал обнаружат обе станции — можно говорить об обнаружении гравитационной волны.

Об обнаружении гравитационных волн не так давно уже заявляли учёные, работающие с телескопом BICEP2 (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization), установленным на Южном полюсе. Но их выводы оказались ошибочными: сигнал вызвали не гравитационные волны, а межзвёздная пыль.

Слухи о возможном обнаружении гравитационных волн циркулируют с начала года. 11 января физик-теоретик Аризонского университета Лоуренс Краусс написал в Twitter: «Слухи об открытии LIGO были подтверждены независимыми источниками. Будьте на связи! Гравитационные волны могли быть обнаружены! Захватывающе».

My earlier rumor about LIGO has been confirmed by independent sources. Stay tuned! Gravitational waves may have been discovered!! Exciting.

— Lawrence M. Krauss (@LKrauss1) 11 января 2016  

3 февраля учёный из независимого Института теоретической физики Периметр Клиффорд Бургесс написал письмо студентам, в котором сообщалось, что 11 февраля в авторитетном научном журнале Nature опубликуют результаты наблюдения гравитационных волн учёными, работающими на детекторе LIGO. Сообщение быстро распространилось в интернете. Физик написал, что ознакомился с неопубликованным материалом, согласно которому исследователи видели гравитационные волны, вызванные слиянием двух чёрных дыр с массами 36 и 29 солнечных масс.

Смотрите также:

www.aif.ru


Читайте также
  • Гиперскоростная звезда – более 1.000.000 миль в час
    Гиперскоростная звезда – более 1.000.000 миль в час
  • Астрономы обнаружили самую большую спиральную галактику
    Астрономы обнаружили самую большую спиральную галактику
  • Млечный путь содержит десятки миллиардов планет, схожих с Землей
    Млечный путь содержит десятки миллиардов планет, схожих с Землей
  • Млечный путь разорвал своего спутника на четыре отдельных хвоста
    Млечный путь разорвал своего спутника на четыре отдельных хвоста
  • Найден источник водородных газов для нашей Галактики
    Найден источник водородных газов для нашей Галактики