Гравитационните вълни и тайните на Вселената
Какво съставлява гравитацията? Всеизвестен факт е, че тя е силата, с помощта на която имаме тегло и можем да се движим умерено по повърхността на нашата планета, без да се тормозим, че внезапно ще полетим в небето. Но това надалеч не е всичко, което би трябвало да знаем за нея. Тя също по този начин може да провокира периодически промени в кривината на пространство-времето – така наречен гравитационни талази.
През 1905 година френският математик и физик Анри Поанкаре за пръв път изрича догатката, че е допустимо да съществуват сходни талази. Малко по-късно, концепцията намира своето развиване в трудовете на Алберт Айнщайн. През 1916 година той показва естественото място на гравитационните талази в своята Обща доктрина на относителността – въпреки и да се усъмнил в личните си изводи. Да се потвърди, че те в действителност съществуват, се оказало извънредно сложна задача. Това се случи чак през 2015 година, а откритието беше направено от учени, работещи с данни, събрани от обсерваторията LIGO в Съединени американски щати.
What are gravitational waves and how are they detected? Learn more about these ripples in spacetime
— National Geographic (@NatGeo)
Как се образуват гравитационни талази?
Представете си, че дружно с ваш другар стоите на брега на някое езеро. Ако хвърлите камък във водата, ще видите по какъв начин в нея се образуват дребни талази. Тъй като сте впечатлени от хубостта на заобикалящата ви природа, решавате да споделите това с вашия сателит. Отваряйки устата си и започвайки да изговаряте думи, вие стартирате да създавате звукови талази. Какво, обаче, е належащо за образуването на гравитационни талази? Техен източник може да бъде всяка движеща се с ускоряване маса или тяло. Учените изясняват, че съвсем всеки обект във Вселената, който прави каквото и да било, основава сходни талази.
Означава ли това, че в случай че започнете да пляскате с ръце, в следствие ще се образуват гравитационни талази? Да, въпреки че те ще са толкоз незначителни, че на процедура няма да имат никакъв резултат и ще е невероятно да бъдат видяни. Ако попитате някой астроном какво дефинира какъв брой мощна е дадена гравитационна вълна, той ще ви изясни, че нейната амплитуда е пропорционална на масата и нейното ускоряване. Казано по различен метод, най-мощните гравитационни талази се получават при взаимоотношения на обекти с гигантска маса или при големи ускорения.
Примери в това отношение са галактически катаклизми като поглъщането на някоя звезда от черна дупка, свръхнови и конфликти на черни дупки или неутронни звезди. Представете си, че притежавате невероятната дарба да пътувате из цялата Вселената. Ако се приближите на няколко километра от две сливащи се черни дупки, резултатът ще е извънредно противен – вие безусловно ще бъдете раздрани от мощните гравитационни талази. Ако, обаче, се отдалечите на няколкостотин километра от тях, обстановката ще се промени фрапантно и вие няма да усетите даже и лек дискомфорт. От позиция на Земята, която е на милиони или даже милиарди светлинни години от сходни апокалиптични събития, гравитационните талази имат амплитуда, която е не по-голяма от протон.
General relativity implies that gravitational waves should permanently change the structure of space-time. These cosmic scars would reveal secrets of cosmic symmetries and offer a possible solution to the black hole information paradox.
— Quanta Magazine (@QuantaMagazine)
Значението на гравитационните талази
В природата съществуват четири фундаментални взаимоотношения: електромагнитно, едва нуклеарно, мощно нуклеарно и гравитацията, която е най-слабото от тях. В интерес на истината, даже и да беше няколко милиарда пъти по-мощна, тя още веднъж щеше да наподобява незначителна спрямо останалите три. По тази причина, макар че съвсем всеки обект във Вселената може да образува гравитационни талази, в множеството случаи ние няма по какъв начин да ги видим.
В същото време, те имат някои впечатляващи характерности. Една от тях е, че се движат със скоростта на светлината. Освен това, фактът, че са релативно слаби, им разрешава съвсем да не взаимодействат с материята и да се движат свободно из Вселената, без да се разсейват или да бъдат всмукани. Защо това е значимо? Защото разрешава на астрономите да видят неща, които няма по какъв начин да бъдат следени благодарение на оптични или радио телескопи.
Черните дупки са едни от най-загадъчните обекти, познати на астрономите. Наблюдението им, обаче, е извънредно мъчно. Ако две черни дупки се сблъскат в някое отдалечено кътче на Вселената, по какъв начин бихме могли да видим това? Ако няма никакво електромагнитно лъчение, то целият развой ще остане незабележим за учените. При сходни конфликти, обаче, се освобождават големи количества сила под формата на гравитационни талази. По тази причина проучването им е от огромна значимост и разкрива доста нови благоприятни условия за опознаването на някои от най-загадъчните и далечни обекти във Вселената.
The ripples created by massive cosmic collisions have reached Earth after traveling across the universe for billions of years. Scientists have detected the largest number of these gravitational waves since their discovery in 2015, according to new research
— CNN (@CNN)
Едно дълго чакано изобретение
Датата 14 септември 2015 година се оказва преломен миг в историята на галактическите проучвания. Тогава обсерваторията LIGO и нейните сензори, ситуирани в Ливингстън, Луизиана и Ханфорд, Вашингтон, засичат за пръв път в историята гравитационни талази. Регистрираният сигнал идва от две сливащи се черни дупки, намиращи се на към 1,3 милиарда светлинни години от Земята. Според данните, с които разполагат учените, двата обекта били големи. Единият бил 29 пъти по солиден от Слънцето, а другият – 36 пъти. Изчисленията посочили, че общата маса на новообразуваната черна дупка е с към 5 % по-малка от сумата на масите на двете остарели, вследствие на което били излъчени големи количества сила под формата на гравитационни талази.
Последвалият разбор на получените данни разкрил какво се случило в милисекундите преди сливането на двете черни дупки. Оказало се, че те обикаляли една към друга със скорост, близка до тази на светлината. „ По-голямата част от силата била освободена извънредно бързо – за по-малко от секунда “, изяснява астрофизикът Питър Фритшел. По думите му, „ в този къс откъслек от време силата на гравитационните талази била по-голяма от цялата светлина във забележимата Вселена “.
През последните няколко години LIGO, както и обсерваторията Virgo в Италия, следиха още редица конфликти – както на черни дупки, по този начин и на неутронни звезди. По този метод, откриването на гравитационните талази се трансформира в основата на един напълно нов епизод от опознаването на Вселената. Те разкриха неподозирани до момента детайлности за някои от най-мистериозните галактически обекти, само че и повдигнаха редица нови въпроси, отговорите на които ще би трябвало да потърси идващото потомство астрономи.
Вижте още от създателя:
През 1905 година френският математик и физик Анри Поанкаре за пръв път изрича догатката, че е допустимо да съществуват сходни талази. Малко по-късно, концепцията намира своето развиване в трудовете на Алберт Айнщайн. През 1916 година той показва естественото място на гравитационните талази в своята Обща доктрина на относителността – въпреки и да се усъмнил в личните си изводи. Да се потвърди, че те в действителност съществуват, се оказало извънредно сложна задача. Това се случи чак през 2015 година, а откритието беше направено от учени, работещи с данни, събрани от обсерваторията LIGO в Съединени американски щати.
What are gravitational waves and how are they detected? Learn more about these ripples in spacetime
— National Geographic (@NatGeo)
Как се образуват гравитационни талази?
Представете си, че дружно с ваш другар стоите на брега на някое езеро. Ако хвърлите камък във водата, ще видите по какъв начин в нея се образуват дребни талази. Тъй като сте впечатлени от хубостта на заобикалящата ви природа, решавате да споделите това с вашия сателит. Отваряйки устата си и започвайки да изговаряте думи, вие стартирате да създавате звукови талази. Какво, обаче, е належащо за образуването на гравитационни талази? Техен източник може да бъде всяка движеща се с ускоряване маса или тяло. Учените изясняват, че съвсем всеки обект във Вселената, който прави каквото и да било, основава сходни талази.
Означава ли това, че в случай че започнете да пляскате с ръце, в следствие ще се образуват гравитационни талази? Да, въпреки че те ще са толкоз незначителни, че на процедура няма да имат никакъв резултат и ще е невероятно да бъдат видяни. Ако попитате някой астроном какво дефинира какъв брой мощна е дадена гравитационна вълна, той ще ви изясни, че нейната амплитуда е пропорционална на масата и нейното ускоряване. Казано по различен метод, най-мощните гравитационни талази се получават при взаимоотношения на обекти с гигантска маса или при големи ускорения.
Примери в това отношение са галактически катаклизми като поглъщането на някоя звезда от черна дупка, свръхнови и конфликти на черни дупки или неутронни звезди. Представете си, че притежавате невероятната дарба да пътувате из цялата Вселената. Ако се приближите на няколко километра от две сливащи се черни дупки, резултатът ще е извънредно противен – вие безусловно ще бъдете раздрани от мощните гравитационни талази. Ако, обаче, се отдалечите на няколкостотин километра от тях, обстановката ще се промени фрапантно и вие няма да усетите даже и лек дискомфорт. От позиция на Земята, която е на милиони или даже милиарди светлинни години от сходни апокалиптични събития, гравитационните талази имат амплитуда, която е не по-голяма от протон.
General relativity implies that gravitational waves should permanently change the structure of space-time. These cosmic scars would reveal secrets of cosmic symmetries and offer a possible solution to the black hole information paradox.
— Quanta Magazine (@QuantaMagazine)
Значението на гравитационните талази
В природата съществуват четири фундаментални взаимоотношения: електромагнитно, едва нуклеарно, мощно нуклеарно и гравитацията, която е най-слабото от тях. В интерес на истината, даже и да беше няколко милиарда пъти по-мощна, тя още веднъж щеше да наподобява незначителна спрямо останалите три. По тази причина, макар че съвсем всеки обект във Вселената може да образува гравитационни талази, в множеството случаи ние няма по какъв начин да ги видим.
В същото време, те имат някои впечатляващи характерности. Една от тях е, че се движат със скоростта на светлината. Освен това, фактът, че са релативно слаби, им разрешава съвсем да не взаимодействат с материята и да се движат свободно из Вселената, без да се разсейват или да бъдат всмукани. Защо това е значимо? Защото разрешава на астрономите да видят неща, които няма по какъв начин да бъдат следени благодарение на оптични или радио телескопи.
Черните дупки са едни от най-загадъчните обекти, познати на астрономите. Наблюдението им, обаче, е извънредно мъчно. Ако две черни дупки се сблъскат в някое отдалечено кътче на Вселената, по какъв начин бихме могли да видим това? Ако няма никакво електромагнитно лъчение, то целият развой ще остане незабележим за учените. При сходни конфликти, обаче, се освобождават големи количества сила под формата на гравитационни талази. По тази причина проучването им е от огромна значимост и разкрива доста нови благоприятни условия за опознаването на някои от най-загадъчните и далечни обекти във Вселената.
The ripples created by massive cosmic collisions have reached Earth after traveling across the universe for billions of years. Scientists have detected the largest number of these gravitational waves since their discovery in 2015, according to new research
— CNN (@CNN)
Едно дълго чакано изобретение
Датата 14 септември 2015 година се оказва преломен миг в историята на галактическите проучвания. Тогава обсерваторията LIGO и нейните сензори, ситуирани в Ливингстън, Луизиана и Ханфорд, Вашингтон, засичат за пръв път в историята гравитационни талази. Регистрираният сигнал идва от две сливащи се черни дупки, намиращи се на към 1,3 милиарда светлинни години от Земята. Според данните, с които разполагат учените, двата обекта били големи. Единият бил 29 пъти по солиден от Слънцето, а другият – 36 пъти. Изчисленията посочили, че общата маса на новообразуваната черна дупка е с към 5 % по-малка от сумата на масите на двете остарели, вследствие на което били излъчени големи количества сила под формата на гравитационни талази.
Последвалият разбор на получените данни разкрил какво се случило в милисекундите преди сливането на двете черни дупки. Оказало се, че те обикаляли една към друга със скорост, близка до тази на светлината. „ По-голямата част от силата била освободена извънредно бързо – за по-малко от секунда “, изяснява астрофизикът Питър Фритшел. По думите му, „ в този къс откъслек от време силата на гравитационните талази била по-голяма от цялата светлина във забележимата Вселена “.
През последните няколко години LIGO, както и обсерваторията Virgo в Италия, следиха още редица конфликти – както на черни дупки, по този начин и на неутронни звезди. По този метод, откриването на гравитационните талази се трансформира в основата на един напълно нов епизод от опознаването на Вселената. Те разкриха неподозирани до момента детайлности за някои от най-мистериозните галактически обекти, само че и повдигнаха редица нови въпроси, отговорите на които ще би трябвало да потърси идващото потомство астрономи.
Вижте още от създателя:
Източник: vesti.bg
КОМЕНТАРИ