Шесть вопросцев, на кои умеют ответить гравитационные волны

    Об первом прямом обнаружении гравитационных волн, как только ждут, будет заявлено 11 февраля учеными обсерватории LIGO (Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory). Используя два циклопических сенсора LIGO — один в Ливингстоне, штат Луизиана, а уж альтернативный в Хэнфорде, штат Вашингтон — ученые мерили рябь пространства-времени, которая рождается в ходе столкновения двух темных дыр и, похоже, в конце концов отыскали, что отыскивали.

    Шесть вопросцев, на кои умеют ответить гравитационные волны

    Этакое заявление подтвердило бы предсказанные гораздо Альбертом Эйнштейном гравитационные волны, кои он 100 годов назад изготовил частью собственной общей теории относительности, однако на этом последствия и не завершатся. Будучи вибрацией ткани пространства-времени, гравитационные волны частенько сравниваются со звуком, них даже преобразовывали в звуковые дорожки. Гравитационно-волновые телескопы дозволили бы ученым «слышать» явления эдак же, как только световые телескопы них «видят».

    Когда LIGO боролась за финансирование южноамериканским правительством сначала 1990-х, ее основными конкурентами на слушаниях в Конгрессе были астрологи. «Тогда полагали, что LIGO и не имеет ничего общего с астрономией», — говорит Клиффорд Вилл, теоретик ОТО в Институте Флориды в Гейнсвилле, один из первых приверженцев LIGO. Однако с того времени почти все поменялось.

    Добро пожаловать в область гравитационно-волновой астрономии. Давайте пройдемся по вопросцам и явлениям, кои она могла бы распахнуть.

    Содержание

    • 1 Есть ли темные прорехи на деле?
    • 2 Едут ли гравитационные волны со скоростью света?
    • 3 Состоит ли пространство-время из галлактических струн?
    • 4 Умеют ли нейтронные суперзвезды быть неровными?
    • 5 Отчего лопаются суперзвезды?
    • 6 Как только резво расширяется Вселенная?

    Есть ли темные прорехи на деле?

    Сигнал, который ожидается от анонса LIGO, может быть, был произведен двумя сливающимися темными прорехами. Аналогичные действия — самые энерго из заведомых; сила гравитационных волн, излучаемых ими, может быстро превзойти все суперзвезды наблюдаемой Вселенной в сумме. Сливающиеся темные прорехи а также очень ординарно интерпретировать по очень незапятнанным гравитационным волнам.

    Слияние темных дыр происходит, когда две темных дыр крутятся по спирали друг относительно друга, излучая энергию в образе гравитационных волн. Эти волны имеют соответствующий звук (ЛЧМ), который можно применять для измерения массы двух этих объектов. После чего темные прорехи привычно соединяются.

    «Представьте два мыльных волдыря, кои подступают эдак близко, что образуют один волдырь. Деформируется наиболее большой пузырь», — разговаривает Тибальд Дамур, гравитационный теоретик из Колледжа передовых исследований близ Парижа. Бесповоротная темная прореха будет безупречно сферической формы, однако за ранее обязана испустить гравитационные волны прогнозируемого типа.

    Одним из важных научных последствий обнаружения слияния темных дыр будет доказательство существования темных дыр — по последней мере безупречно округлых объектов, состоящих из незапятнанного, пустого, искривленного пространства-времени, как только предвещает общественная теория относительности. Альтернативное последствие — слияние проходит эдак, как только предвещали ученые. У астрологов существуют толпа косвенных подтверждений сего парадокса, однако пока что это же были наблюдения кинозвезд и перегретого газа на орбите темных дыр, а уж и не самих темных дыр.

    «Научное общество, включая меня, недолюбливает темные прорехи. Мы принимаем них как только подабающее, — говорит Франс Преториус, профессионал по симуляциям ОТО в Принстонском институте в Нью-Джерси. — Но ежели призадуматься об фолиант, какое это же умопомрачительное пророчество, нам надо поистине умопомрачительное доказательство».

    Едут ли гравитационные волны со скоростью света?

    Когда ученые начинают ассоциировать наблюдения LIGO с наблюдениями остальных телескопов, первое, что они инспектируют, это же в одно ли время прибыл сигнал. Физики полагают, что гравитация передается частицами-гравитонами, гравитационным аналогом фотонов. Ежели, как только у фотонов, у этих частиц нет массы, то гравитационные волны будут двигаться со скоростью света, соответствуя пророчеству об скорости гравитационных волн в традиционной теории относительности. (На них скорость может оказывать влияние ускоряющееся расширение Вселенной, однако это же обязано проявляться на дистанциях, изрядно превышающих те самый, что покрывает LIGO).

    Полностью может быть, вобщем, что гравитоны владеют маленький толпой, а уж означает, гравитационные волны будут двигаться со скоростью все меньше световой. Эдак что, к примеру, ежели LIGO и Virgo найдут гравитационные волны и узнают, что волны прибыли на Планету земля потом связанных с галлактическим событием гамма-лучей, это же может иметь судьбоносные последствия для базовой физики.

    Состоит ли пространство-время из галлактических струн?

    Еще больше странноватое открытие может случиться, ежели всплески гравитационных волн будут обнаружены выходящими из «космических струн». Эти гипотетичные недостатки кривизны пространства-времени, кои умеют быть, а уж умеют не быть сопряжены с теорий струн, обязаны быть нескончаемо тонкими, однако растянутыми на галлактические расстояния. Ученые предсказывают, что галлактические струны, ежели они есть, умеют случаем перегибаться; ежели струна перегнется, она вызовет гравитационный всплеск, который могли бы измерить сенсоры вроде LIGO либо Virgo.

    Шесть вопросцев, на кои умеют ответить гравитационные волны

    Умеют ли нейтронные суперзвезды быть неровными?

    Нейтронные суперзвезды — это остатки большенных кинозвезд, кои коллапсировали под своим весом и стали так плотными, что электроны и протоны начали расплавляться в нейтроны. Ученые никудышно соображают физику нейтронных дыр, однако гравитационные волны могли бы почти все об их поведать. Например, насыщенная гравитация на них поверхности приводит к тамошнему, что нейтронные суперзвезды стают практически безупречно сферическими. Однако некие ученые представили, что на их умеют быть а также «горы» — высотой в несколько мм — кои проделывают эти плотные объекты поперечником в 10 км, и не все больше, немного асимметричными. Нейтронные суперзвезды привычно вертятся максимально резво, потому асимметричное рассредотачивание массы будет деформировать пространство-время и осуществлять константный гравитационно-волновой сигнал в форме синусоиды, замедляя вращение суперзвезды и излучая энергию.

    Нескольких нейтронных кинозвезд, кои крутятся друг вокруг друга, а также создают константный сигнал. Подобно черным прорехам, эти суперзвезды едут по спирали и в конечном счете соединяются с свойственным звуком. Однако его специфичность различается от специфичности звука темных дыр.

    Отчего лопаются суперзвезды?

    Темные прорехи и нейтронные суперзвезды образуются, когда громоздкие суперзвезды перестают светить и коллапсируют сами в себя. Астрофизики задумываются, что этот процесс покоится в базе любых всераспространенных типов взрывов сверхновых типа II. Моделирование этаких сверхновых пока что и не продемонстрировало, отчего они загораются, однако прослушивание гравитационно-волновых всплесков, испускаемых реальной сверхновой, как только считают, может отдать ответ. Зависимо от тамошнего, на что похожи волны всплесков, как они звучные, как только частенько происходят и как только коррелируют со сверхновыми, за которыми смотрят электрические телескопы, эти заданные умеют посодействовать исключить кучу имеющихся моделей.

    Шесть вопросцев, на кои умеют ответить гравитационные волны

    Как только резво расширяется Вселенная?

    Расширение Вселенной значит, что дальние объекты, кои удаляются от нашей галактики, смотрятся наиболее бордовыми, чем являются в реальности, так как излучаемый ими свет вытягивается по мере них движения. Космологи делают оценок темпы расширения Вселенной, сравнивая красноватое смещение галактик с тем самым, как только далеки они от нас. Однако это же расстояние привычно оценивается по яркости сверхновых типа Ia, и эта методика оставляет кучу неопределенностей.

    Ежели несколько сенсоров гравитационных волн по всему миру найдут сигналы от слияния одних и тамошних же нейтронных кинозвезд, совместно они умеют полностью определенно оценить громкость сигнала, а уж наряду с тем самым и расстояние, на котором вышло слияние. Они а также сумеют оценить направление, а уж с ним и выявить галактику, в какой вышло обстоятельство. Сравнивая красноватое смещение данной галактики с расстоянием перед началом сливающихся кинозвезд, можно получить независящий темп галлактического расширения, может быть, наиболее четкий, чем дозволяют современные способы.