Детектор LIGO зарегистрировал второй «пакет» гравитационных волн. Ligo детектор гравитационных волн

LIGO: уникальный детектор и генератор гравитационных волн

LIGO — это уникальный детектор гравитационных волн, точность измерений которого поражает воображение. Но ученые обнаружили еще одно интересное свойство системы: она может не только замечать, но даже создавать искажения пространства-времени, что открывает массу новых возможностей для физиков.

LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) — это не только самый чувствительный детектор искажений в ткани пространства-времени. Команда физиков рассчитывает, что этот прибор также сможет стать самым лучшим в мире генератором гравитационных волн. Хотя эти волны слишком слабы, чтобы быть непосредственно зафиксированными, исследователи говорят, что, теоретически, их можно использовать, чтобы попытаться обнаружить необычные квантово-механические эффекты среди крупных объектов.

Гравитационные волны буквально растягивают само пространство. В 1915 году Альберт Эйнштейн объяснил, что сила тяжести возникает, когда массивные объекты (к примеру, планета Земля) деформируют пространство-время (растягивают его, как натянутое одеяло, если бросить на него тяжелый шар). Эйнштейн также предсказал, что некоторые конфигурации массы будут излучать гравитационные волны. 1000 физиков, работающих с LIGO, дважды обнаруживала такие волны, исходящие из пары массивных черных дыр, вращающихся относительно друг друга по спирали.

LIGO опирается на чувствительные детекторы, расположенные в Хэнфорде, штат Вашингтон, и Ливингстоне, штат Луизиана. Каждый детектор состоит из пары перекрещенных, 4-километровых зеркал. Для обнаружения искривления пространства, ученые используют лазерное излучение: световые волны отскакивают от обоих зеркал (вес каждого составляет порядка 40 кг), после чего специалисты с помощью интерферометра замеряют то, как лазерные лучи взаимодействуют друг с другом. Гравитационные волны настолько слабы, что для обнаружения одной физики должны измерить длины обоих потоков с точностью до 1/10 000 ширины протона. Впечатляет, правда?

Однако тот факт, что LIGO настолько чувствителен к растяжению пространства-времени, означает, что он также чрезвычайно эффективен при генерации гравитационных искажений. Чтобы доказать это, Белинда Панг, физик Калифорнийского технологического института (Caltech) в Пасадене, представившая результаты работы на встрече Американского Физического общества, вместе со своими коллегами разработала квантово-механическую модель того, как растяжение пространства влияет на отражение лазерных лучей.

Для того, чтобы прибор был таким чувствительным, физики, работающие с LIGO, должны обеспечить устойчивость и стабильность положения пиков и контр-пиков каждой световой волны. Но квантовая неопределенность в этом случае говорит о том, чтобы размер волны (амплитуда) не будут столь четко заданной. Неизбежные колебания амплитуды создают крошечные колебания, и движение зеркал вызывает «крошечную рябь в пространстве-времени», говорит Панг. Конечно, эти гравитационные волны так малы, что вы и сами смогли бы создать более внушительное воздействие, попросту вращая шары для боулинга, но прибор делает это с оптимальной эффективностью.

По мнению Фань Чжан, физика из Пекинского педагогического университета, в этом нет ничего удивительного. «Фундаментальное правило детектора заключается в том, что если у вас есть связь с объектом или явлением, то она всегда будет направленной в обе стороны», поясняет ученый. Эти волны все еще могут быть использованы для обнаружения квантовых эффектов в среде макроскопических объектов, уверена Панг. Квантовая механика, как известно, утверждает, что исчезающе маленькие объекты (к примеру, электроны) буквально могут присутствовать в двух местах одновременно. Многие физики подозревают, что можно перевести и крупные объекты (к примеру, зеркало LIGO) в такое же состояние.

Подобное состояние в любом случае не продлится долго, так как для его стабильного поддержания объект надо изолировать от воздействия с внешним миром. Тем не менее, можно представить себе скорость, при которой состояние «декогерирования» удастся частично погасить. Некоторые теоретики предполагают, что гравитация играет особую роль в подавлении квантовых состояний в среде макроскопических объектов. Испытания, впрочем, будут очень сложными: физикам придется подавить и другие источники декогеренции, так что вряд ли это произойдет в ближайшем будущем. Впрочем, если когда-нибудь подобная операция и осуществится, то LIGO определенно сыграет в ней ключевую роль.

www.popmech.ru

Nature: детектор LIGO мог поймать гравитационные волны

Детектор гравитационных волн LIGO мог поймать сигнал, порожденный прохождением подобных искривлений пространства-времени через его интерферометры, хотя есть вероятность того, что он является фальшивкой, изощренной "проверкой на внимательность" со стороны руководства проекта.

МОСКВА, 1 окт – РИА Новости. Американская обсерватория LIGO могла "уцепиться" за сигнал, порожденный прохождением гравитационных волн через его интерферометры, хотя есть вероятность того, что он является фальшивкой, изощренной "проверкой на внимательность" со стороны руководства проекта, заявляет новостная служба журнала Nature.

Гравитационные волны, согласно теории относительности Эйнштейна, испускает любая материя, движущаяся с ускорением. Чем выше ускорение и масса объекта, тем более заметными они будут. Потенциальные источники этих волн, в том числе пары нейтронных звезд, белых карликов и черных дыр — расположены так далеко от Земли, что исходящие от них волны почти невозможно зафиксировать.

Как рассказывает издание, на прошлых выходных в Twitter начали расползаться слухи о том, что специалистам LIGO удалось найти первые намеки на то, что детектору удалось зафиксировать прохождение одной или нескольких гравитационных волн. Их источником был известный космолог Лоуренс Краусс, обладающий связями с участниками проекта.

Nature попытался связаться с пресс-службой LIGO, которая одновременно и не подтвердила, и не стала опровергать эти слухи, заявив, что "наш официальный ответ заключается в том, что мы сейчас анализируем данные". Сам Краусс оценивает вероятность того, что его догадка является правдой, примерно в 10-15%.

В принципе, подобное событие вполне могло случиться – LIGO был перезапущен совсем недавно, 18 сентября этого года, и чувствительность его детекторов была заметно увеличена после очередного обновления оборудования. Более того, интерферометры на самом деле работали в тестовом режиме с середины лета, и собранные в то время данные тоже могут содержать в себе намеки на существование гравитационных волн.

Пульсары сделали гравитационные волны еще загадочнее и неуловимее

Точный ответ на этот вопрос мы узнаем, в лучшем случае, как минимум через год, если слухи подтвердятся и ученые приступят к полноценному анализу данных, собранных в ходе второй сессии работы LIGO.

Кроме того, как пишет Nature, нельзя исключать и вероятности того, что эти "гравитационные волны" на самом деле являются фальшивкой, подброшенной в данные детекторов руководством LIGO, проверяющим научную команду интерферометров на бдительность. Подобные "проверки" уже проводились в прошлом – в 2007 и 2010 году. Во втором случае ученые даже поверили в фальшивку и были готовы опубликовать статью об открытии, пока им не рассказали о сути найденного сигнала.

ria.ru

Измерения на грани фантастики

Нобелевскую премию по физике 2017 года с формулировкой «за решающий вклад в детектор LIGO и за наблюдение гравитационных волн» вручили трем американским физикам. Половина премии досталась Райнеру Вайссу из Массачусетского технологического института и по четверти — Кипу Торну и Барри Бэришу из Калифорнийского технологического института. Вайсс занимался разработкой детекторов гравитационных волн, Кип Торн — один из главных теоретиков этой области и инициатор проекта LIGO по поиску гравитационных волн, а Бэриш — первый руководитель и основатель LIGO.

Как и многие другие истории в физике, о гравитационных волнах начинают рассказывать с Альберта Эйнштейна. Именно он предсказал (хотя поначалу собирался утверждать совершенно обратное!), что массивные, движущиеся с ускорением тела так возмущают ткань пространства-времени вокруг себя, что запускают гравитационные волны, то есть пространство вокруг этих объектов физически сжимается и разжимается, а со временем эти колебания разбегаются по всей Вселенной, как разбегаются круги по воде от брошенного камня.

За десятки лет измерений поймать, то есть достоверно зафиксировать гравитационные волны пытались многие физики, но впервые это получилось только 14 сентября 2015 года. Это было измерение на пределе доступной человечеству точности, возможно, самый тонкий эксперимент современной науки. Гравитационная волна, запущенная слиянием двух черных дыр в миллиарде с лишним световых лет от нас привела к тому, что четырехкилометровые плечи гравитационных телескопов коллаборации LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, или лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория) сжимались и разжимались на какие-то исчезающие доли от характерных размеров атомов, что было зафиксировано с помощью сверхточной оптики. Событие абсолютно циклопических, вселенских масштабов вызвало на Земле крошечный, еле заметный отзвук.

Так выглядела первая «пойманная» детекторами LIGO гравитационная волна / Иллюстрация: Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences

«То, что используется для детектирования гравитационных волн сейчас, — это самые последние достижения в сфере лазерной физики и вакуумных технологий и новейшие средства для обработки и расшифровки информации. Действительно, без такого уровня технологий, которые есть сейчас, помыслить два-три десятка лет назад о том, что мы можем детектировать гравитационные волны, было нельзя», — отметил в беседе с корреспондентом портала «Чердак» президент Российской академии наук Александр Сергеев. Его научная группа из Института прикладной физики РАН — одна из участников коллаборации LIGO (вторая российская группа возглавляется Валерием Митрофановым из МГУ).

Неудивительно, что после этого физики из LIGO взяли несколько месяцев на проверку результатов и только 11 февраля 2016 года рассказали миру о своем открытии — почти вековая охота за гравитационными волнами наконец закончилась удачей.

После этого LIGO детектировал еще несколько гравитационных событий. Некоторые из них были отсеяны за недостаточной достоверностью (то есть плечи интерферометров снова начинали колебаться, но такое же поведение в этих случаях можно было объяснить и фоновыми процессами), но в копилку физиков все-таки упало еще целых три события. Гравитационные волны от слияния других черных дыр приходили на Землю еще 25 декабря 2015 года, 4 января 2017 года и 14 августа 2017 года.

О последнем из них сообщили совсем недавно, меньше недели назад. В этот раз гравитационный сигнал был зафиксирован уже с помощью трех установок: вместе с американскими LIGO начал работать гравитационный телескоп европейской коллаборации VIRGO. Гравитационная волна по очереди прошла через каждую из установок, что позволило значительно увеличить точность определения места ее рождения.

Сотрудник LIGO в трубе детектора / Фото: Caltech/MIT/LIGO Lab

Здесь есть два главных аспекта. Первый — фундаментальный. Предсказания гравитационных волн — это важная часть общей теории относительности (ОТО), а потому их экспериментальное обнаружение еще раз подтверждает ОТО.

«Регистрация [гравитационных волн] — это мощнейшее подтверждение фундамента, на котором стоит наука. Люди уверены в общей теории относительности и уверенно с ней работают… Это фундаментальнейшая вещь. Конечно, деваться было некуда, надо было давать премию», — сказал корреспонденту «Чердака» ведущий научный сотрудник Института ядерных исследований РАН и Астрокосмического центра ФИАН Борис Штерн.

Кроме этого, успех с гравитационными волнами косвенно подтверждает многие астрофизические модели. Ведь физики сначала рассчитали, как должны выглядеть гипотетические сигналы от различных гравитационных событий, например того же слияния черных дыр, и только потом получили точно такие же сигналы в наблюдении.

Схематичная демонстрация того, как Солнце и Земля искажают пространство-время (зеленая сетка) / Изображение: T. Pyle/Caltech/MIT/LIGO Lab

Второй аспект с важностью гравитационных волн чуть менее фундаментальный — он скорей про расширение возможностей человечества. Четыре события за два года — это уже тенденция. По обещаниям физиков, точность гравитационных телескопов дальше будет только повышаться, событий будет фиксироваться только больше, и так мы разглядим наш мир с еще одного, необычного ракурса. К оптическим, рентгеновским, радио- и многим другим телескопам теперь добавляются гравитационные.

С их помощью можно «разглядеть» многие буквально невидимые вещи. Например, слияние тех же самых черных дыр скорей всего не оставляет никаких следов в любых диапазонах электромагнитных волн, и, соответственно, может быть зафиксировано только с помощью гравитационных телескопов.

Тут есть разные прогнозы. Одни рассуждают о новой физике, другие ждут обнаружения реликтовых гравитационных волн, гуляющих по Вселенной с первых моментов ее создания.

«Это только первые гравитационные волны от астрофизических, хотя и очень необычных объектов — черных дыр. А вот теперь все астрофизики будут ждать открытия из тех эпох, когда рождалась наша Вселенная. Кроме гравитационных волн никакие сигналы оттуда не доходят. И то, что мы научились их ловить, — мы открыли канал, которые позволит заглянуть в то время, когда рождалась Вселенная, а может быть, еще и до этого», — рассказал корреспонденту «Чердака» заведующий лабораторией космического мониторинга ГАИШ МГУ Владимир Липунов.

Но самый реалистичный сценарий — это одновременное детектирование гравитационных событий с помощью других телескопов.

Сейчас LIGO и VIRGO уже скидывают координаты событий другим телескопам (например, автоматическим телескопам системы МАСТЕР, которой руководит Липунов), но те пока ни разу не видели никаких «отпечатков» волн в других диапазонах. Поэтому все эти гравитационные события пока остаются в некой степени анонимными — мы знаем, на каком примерно расстоянии от Земли встретились две черные дыры и какова была их масса, но где точно это произошло или что, например, было на месте черных дыр до этого, сказать не можем.

Поэтому физики очень ждут регистрации гравитационных волн от какого-нибудь другого события, например столкновения двух нейтронных звезд, которое должно быть видно и в других диапазонах. По слухам, в конце августа физики даже уже зарегистрировали такой сигнал от двух нейтронных звезд в галактике NGC 4993 в 130 миллионах световых лет от Земли, но пока официального подтверждения этому нет. Но и того, что есть, уже вполне достаточно для одного из самых быстрых вручений Нобелевской премии — после открытия ученые прождали ее меньше двух лет.

И это, кажется, только начало большой научной истории. «Эти три телескопа (имеются в виду два телескопа LIGO и один VIRGO — прим. „Чердака“) сделали еще одно величайшее открытие — вот тут мы уже поучаствовали. Но об этом я сейчас не могу говорить. 16 октября будет пресс-конференция у нас в МГУ и прямая трансляция из Америки», — сказал Липунов (выделение наше — прим. «Чердака»).

Так что — задержите дыхание, пристегните ремни. Кажется, на вручении Нобелевской премии история с охотой на гравитационные волны еще не заканчивается.

chrdk.ru

Детектор LIGO открыл гравитационные волны, порожденные нейтронными звездами

МОСКВА, 27 сен – РИА Новости. Гравитационная обсерватория LIGO впервые обнаружила гравитационные волны, порожденные в ходе процесса слияния нейтронных звезд, и установила точное положение их источника — близлежащую галактику NGC 4993 в созвездии Гидры, сообщили участники коллаборации LIGO на пресс-конференции, проходившей в стенах Института космических исследований РАН в Москве.

"Во всех предыдущих случаях источником гравитационных волн были черные дыры. Как это ни парадоксально, черные дыры – очень простые объекты, полностью описывающиеся хорошо известными законами общей теории относительности. В то же время, структура нейтронных звезд и уравнение состояния нейтронной материи до сих пор точно неизвестны. Поэтому изучение сигналов от сливающихся нейтронных звезд позволит нам получить огромное количество новой информации также и о свойствах сверхплотной материи в экстремальных условиях", — заявил Фарит Халили, один из участников российской группы в рамках LIGO.

Гравитационные обсерватории LIGO и VIRGO начали совместные наблюдения

Выглядывая в окно "гравитационной Вселенной"

Детектор гравитационных волн LIGO был построен в 2002 году по проектам и планам, которые были разработаны Кипом Торном, Райнером Вайссом и Рональдом Древером в конце 80 годов прошлого века. На первой стадии своей работы, длившейся 8 лет, LIGO не удалось обнаружить "эйнштейновские" колебания пространства-времени, после чего детектор был отключен и последующие 4 года ученые потратили на его обновление и повышение чувствительности.

Эти усилия оправдали себя – в сентябре 2015 года, фактически сразу после включения обновленного LIGO, ученые обнаружили всплеск гравитационных волн, порожденных сливающимися черными дырами общей массой в 53 Солнца. Впоследствии, LIGO зафиксировал еще три всплеска гравитационных волн, только один из которых был официально признан научным сообществом.

"Первая прямая регистрация гравитационных волн от сталкивающихся черных дыр обсерваторией LIGO состоялась около двух лет тому назад. Было открыто новое окно во Вселенную. Уже сегодня мы видим, какие беспрецедентные возможности создает для исследователей этот новый канал получения информации в сочетании с традиционной астрономией" — говорит Валерий Митрофанов, профессор МГУ и глава одной из групп в рамках LIGO.

Гравитационная обсерватория LIGO открыла новый тип черных дыр

Их открытие сделало некоторые другие вопросы, касающиеся гравитационных волн, еще более непонятными и загадочными. Самым главным из них является то, что LIGO долгое время не удавалось обнаружить гравитационные сигналы, вырабатываемые парами нейтронных звезд, который Кип Торн, Михаил Городецкий, еще один российский ученый из LIGO, и другие участники обсерватории ожидали увидеть до того, как детектор "услышит" черные дыры.

Первые слухи о том, что LIGO удалось обнаружить первое подобное событие, появились в середине августа этого года, когда сразу несколько известных физиков, таких как популяризатор науки Брайан Грин и астроном Петер Йоахим, написали в своих социальных сетях о "начале новой эры в истории астрономии".

Авторы этих слухов утверждали, что 17 августа этого года LIGO зафиксировал относительно слабый всплеск гравитационных волн, GW170817, исходивший из галактики NGC 4993, расположенной в созвездии Гидры в 130-110 миллионах световых лет от Земли. Слияние пульсаров сопровождалось не только выделением гравитационных волн, но и мощной рентгеновским вспышкой, благодаря чему ученым удалось точно зафиксировать ее положение на небе.

"Новая эра в астрономии"

В последующие дни и недели десятки наземных и орбитальных телескопов мира были направлены на эту галактику, и отрицать факт открытия уже стало невозможно. По этой причине руководство LIGO не стало ждать и решило сообщить об этом открытии не через полгода, как в прошлые два раза, а сразу после проверки результатов наблюдений.

Чем отличаются гравитационные волны, вырабатываемые пульсарами и черными дырами? Как объясняют ученые, есть два принципиальных их отличия друг от друга. "Пульсарные" гравитационные волны, как правило, примерно на порядок слабее, но при этом они проявляют себя гораздо дольше, чем всплески, порождаемые черными дырами. В среднем, они должны длиться несколько сотен секунд или десятков минут, а не долю секунды.

Ученый: "Ломоносов" поможет LIGO искать источники гравитационных волн

Кроме того, процесс слияния черных дыр является очень "чистым" с точки зрения побочных продуктов этого процесса – фактически вся энергия, вырабатываемая в ходе их столкновения, превращается в гравитационные волны. Процесс слияния пульсаров, в свою очередь, сопровождается мощной вспышкой в гамма-диапазоне, что позволяет точно локализовать источник гравитационных волн.

Как показали наблюдения, проведенные при помощи телескопа "Ферми" и ряда наземных обсерваторий, а также расчеты теоретиков, гравитационные волны были порождены двумя пульсарами, масса которых составляла 1,1 и 1,6 массы Солнца, а радиус — около 10-20 километров. Сила гамма-вспышки, возникшей в результате этого слияния, как отметили участники пресс-конференции, в целом соответствует тем значениям, которые предсказываются теорей относительности Эйнштейна.

Обнаружение этой вспышки в галактике NGC 4993, как отметил Дэвид Шумейкер, руководитель проекта LIGO, является наглядной и видной любому человеку демонстрацией того, что гравитационные волны существуют и что теория относительности Эйнштейна правильно их описывает и предсказывает. Как надеются ученые, дальнейшие наблюдения за подобными событиями помогут нам понять, являются ли подобные слияния источником гамма-всплесков и других загадок Вселенной, в том числе тайны происхождения видимой материи.

Физик: гравитационные волны помогут нам составить точную карту Вселенной

"В процессе слияния зафиксировано образование тяжелых элементов. Поэтому можно говорить даже о галактической фабрике по производству тяжелых элементов, в том числе золота — ведь именно этот металл больше всего интересует землян. Ученые начинают предлагать модели, которые объяснили бы наблюдаемые параметры этого слияния", — отметил Сергей Вятчанин, профессор МГУ и один из участников LIGO.

Ключевую роль в этом открытии, помимо LIGO, сыграли и оптические обсерватории со всего мира, в том числе и российская сеть автоматизированных телескопов "МАСТЕР", созданная астрономами из МГУ им. М.В. Ломоносова под руководством профессора Владимира Липунова. Наблюдения, которые "МАСТЕР" вел параллельно с гравитационными детекторами, помогли астрономам локализовать источник гравитационных волн и найти галактику, где произошло слияние пульсаров.

ria.ru

уникальный детектор и генератор гравитационных волн – Журнал "Все о Космосе"

0:38 09/02/2017

👁 343

Журнал "Все о Космосе" рекомендует:

aboutspacejornal.net

Детектор LIGO зарегистрировал второй «пакет» гравитационных волн

| 17 июня 2016 | Космос и АвиацияДетектор LIGO зарегистрировал второй «пакет» гравитационных волн

Ученые, работающие с двумя датчиками гравитационного детектора Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO), объявили об обнаружении второго подтвержденного «пакета» гравитационных волн, источником которых является столкновение черных дыр. Гравитационные волны — это искажения пространственно-временного континуума, создаваемые самыми высокоэнергетическими событиями и явлениями во Вселенной. Анализ этих волн, которые являются носителем уникальной научной информации, позволяет ученым «увидеть» то, что недоступно при использовании обычных телескопов и других астрономических инструментов. Это, в свою очередь, позволяет расширить наши знания о Вселенной, о процессах и событиях, происходящих в ее «бездонных» глубинах.

Тема гравитационных волн впервые была затронута в 1916 году в рамках Общей теории относительности Альберта Эйнштейна. Но в те времена, и в течение почти целого столетия технологии не позволяли создать инструмент, способный зарегистрировать слабые колебания пространственно-временного континуума. Таким инструментом стал гравитационный детектор LIGO, при помощи датчиков которого впервые были зарегистрированы гравитационные волны, о чем было объявлено в начале 2016 года. Второй «пакет» гравитационных волн был зарегистрирован датчиком LIGO в декабре 2015 года, однако, об этом было объявлено только на днях, а столь значительный разрыв во времени объясняется необходимостью самой тщательной проверки имеющихся данных.

Каждый из датчиков гравитационного детектора LIGO представляет собой луч лазерного света, отражающийся от зеркала, удаленного на расстояние в 4 километра от источника. Если во время «полета» луча в пространстве присутствуют гравитационные волны, это вызывает искривление траектории движения луча света. Высокочувствительные сенсоры измеряют отклонение луча отраженного света с высочайшей точностью, разрешающая способность детектора позволяет измерить отклонение луча на величину, равную диаметру протона.

Проведенная не так давно модернизация оборудования детектора LIGO позволила увеличить чувствительность датчиков в 1000 раз, приблизительно на такую же величину увеличилось количество научной информации, получаемой при помощи этих датчиков. Все это позволило ученым 14 сентября 2015 года зарегистрировать первый пакет гравитационных волн, источником которых являлось столкновение двух черных дыр, масса которых в 29 и 36 раз превышает массу Солнца. И это событие открыло эру так называемой гравитационной астрономии.

Еще одной вещью, которая обеспечивает успешное детектирование гравитационных волн, является весьма и весьма мощный компьютер, который производит анализ всех получаемых данных. Вычислительной мощности этого компьютера достаточно для расчетов алгоритмов выделения сигнала гравитационных волн из фоновых шумов, при этом, компьютер выдает готовые результаты спустя 70 секунд после подачи ему сырых необработанных данных.

«Пролопачивая» в очередной раз при помощи компьютера все имеющиеся данные, ученые LIGO Scientific Collaboration обнаружили в них еще один пакет гравитационных волн. Событие, породившее эти волны, произошло порядка 1.4 миллиардов лет назад и этим событием являлось столкновение и слияние черных дыр, масса которых в 8 и 14 раз превышает массу Солнца. Относительно небольшие черные дыры породили незначительные колебания пространственно-временного континуума, которые были зарегистрированы только благодаря высокой чувствительности обновленного детектора LIGO, но и этой чувствительности хватило лишь на то, чтобы уловить волны, возникшие только на последних 27 оборотах черных дыр друг вокруг друга.

Волны от столкновения были зарегистрированы сначала датчиком LIGO в Ливингстоне. Спустя 1.1 миллисекунду их зарегистрировал датчик в Ханфорде. Измеренная с высокой точностью временная задержка позволила астрономам приблизительно определить направление на источник гравитационных волн, куда потом были наведены телескопы для регистрации света в видимом диапазоне, который также был порожден катастрофическим столкновением. Поиски вспышки света от столкновения проводился непрерывно в течение трех недель, но, к сожалению, они не дали положительных результатов.

Регистрация второго пакета гравитационных волн уже позволяет ученым прогнозировать частоту, с которой происходят события, являющиеся источниками этих волн. Все это будет учтено во время второго этапа работы детектора LIGO, который начнется осенью этого года. Оборудование детектора, получившее еще целый ряд дополнений, позволит собрать и проанализировать в два раза больший объем информации, нежели объем, собранный за первый период работы.

Кроме всего этого, вскоре к детектору LIGO присоединится европейский детектор Virgo. Это позволит более точно определять местоположение источника сигналов, место, куда будут наводиться самые мощные на Земле телескопы после регистрации очередных пакетов гравитационных волн.

Источник

Поделиться ссылкой:

Похожее

brainteam.ru

Детектор гравитационных волн — Википедия с видео // WIKI 2

Детектор гравитационных волн на базе двух резонаторов Фабри-Перо, поставленных под углом 90 град.

Детектор гравитационных волн (гравитационно-волновой телескоп) — техническое устройство, предназначенное для регистрации гравитационных волн. Согласно ОТО, гравитационные волны, образующиеся, например, в результате слияния двух чёрных дыр где-то во Вселенной, вызывают чрезвычайно слабое периодическое изменение расстояний между пробными частицами вследствие колебаний самого пространства-времени. Эти колебания пробных тел и регистрирует детектор. Кроме того, такие детекторы способны измерять гравитационные возмущения геофизической природы.[1] Так, например, на интерферометрах LIGO и VIRGO были зарегистрированы модуляции со сидерической периодичностью.[1]

Наиболее распространены два типа детекторов гравитационных волн. Один из типов, впервые реализованный Джозефом Вебером (Мэрилендский университет) в 1967 году, представляет собой гравитационную антенну — как правило, это металлическая массивная болванка, охлаждённая до низкой температуры. Размеры детектора при падении на него гравитационной волны изменяются, и если частота волны совпадает с резонансной частотой антенны, амплитуда колебаний антенны может стать настолько большой, что колебания можно детектировать. В пионерском эксперименте Вебера антенна представляла собой алюминиевый цилиндр длиной 2 м и диаметром 1 м, подвешенный на стальных проволочках; резонансная частота антенны составляла 1660 Гц, амплитудная чувствительность пьезодатчиков — 10−16 м. Вебер использовал два детектора, работавших на совпадения, и сообщил об обнаружении сигнала, источником которого с наибольшей вероятностью был центр Галактики. Однако независимые эксперименты не подтвердили наблюдений Вебера. Из действующих в настоящее время детекторов по такому принципу работает сферическая антенна MiniGRAIL (Лейденский университет, Голландия), а также антенны ALLEGRO, AURIGA, EXPLORER и NAUTILUS.

В другом типе экспериментов по детектированию гравитационных волн измеряется изменение расстояния между двумя пробными массами с помощью лазерного интерферометра Майкельсона. Использовать интерферометр Майкельсона для непосредственного обнаружения гравитационных волн впервые предложили в 1962 году советские физики М. Е. Герценштейн и В. И. Пустовойт [ЖЭТФ, 43, 605, 1962, см. также Soviet Physics JETP, v.16, № 2, 433, 1963)], но эта работа осталась незамеченной, а вторично эта идея была выдвинута американскими физиками в начале 1970-х годов.

Устройство интерферометрического детектора следующее: в двух длинных (длиной в несколько сот метров или даже километров) перпендикулярных друг другу вакуумных камерах подвешиваются зеркала. Когерентный свет, например лазерный луч, расщепляется, идёт по обеим камерам, отражается от зеркал, возвращается обратно и вновь соединяется. В «спокойном» состоянии длины подобраны так, что эти два луча после воссоединения в полупрозрачном зеркале гасят друг друга (деструктивно интерферируют), и освещённость фотодетектора оказывается нулевой. Но стоит лишь какому-нибудь из зеркал сместиться на микроскопическое расстояние (причём речь идёт о расстоянии на порядки меньше световой волны — о тысячных долях размера атомного ядра), как компенсация двух лучей станет неполной и фотодетектор уловит свет.

В настоящее время гравитационные телескопы такого типа работают или находятся в стадии возведения в рамках американо-австралийского проекта LIGO (наиболее чувствительный), немецко-английского GEO600, франко-итальянского VIRGO и японского KAGRA (LCGT):

Данные измерений детекторов LIGO и GEO600 обрабатываются с помощью проекта Einstein@Home (распределённые вычисления на тысячах персональных компьютеров).

Описанные выше типы детекторов чувствительны к низкочастотным гравитационным волнам (до 10 кГц). Ещё более низкочастотный сигнал (10−2−10−3Гц), соответствующий периодическим источникам гравитационных волн типа тесных двойных, возможно, был зарегистрирован[2] с помощью метода, основанного на эффекте оптико-метрического параметрического резонанса[3]. В эксперименте используются наблюдения космических радиоисточников (мазеров) с помощью обычного радиотелескопа. Разрабатываются и высокочастотные варианты детекторов гравитационных волн, например, основанные на взаимном сдвиге частот двух разнесённых осцилляторов или на повороте плоскости поляризации микроволнового пучка, циркулирующего по петлевому волноводу.

Энциклопедичный YouTube

1/3
Просмотров:
50 371
46 820
1 045

Открытие гравитационных волн
Science show. Выпуск № 56. Гравитационные волны
КП 36 Гравитационные волны не существуют (начало)

См. также

Примечания

↑ 1 2 ЖЭТФ, 2014, том 146, вып.4 (10), стр. 779-793
↑ Сипаров С. В., Самодуров В. А. Выделение составляющей излучения космического мазера, возникающей из-за гравитационно-волнового воздействия Архивная копия от 29 октября 2013 на Wayback Machine // Компьютерная оптика № 33 (1), 2009, с. 79.
↑ Сипаров С. В. A two-level atom in the field of a gravitational wave — on the possibility of parametric resonance // Astronomy & Astrophysics, № 416, 2004, с. 815—824) (англ.)
↑ Китайский университет Чжуншань объявил о запуске проекта по изучению гравитационных волн // «Жэньминь жибао», 15.02.2016
↑ КНР начала строительство по проекту изучения гравитационных волн // РИА, март 2016