Gravitaatioaallot: mitä ne ovat, löydöt ja havaitseminen

Gravitaatioaallot ovat tilaa-ajan kaarevuuden aaltoiluja, jotka etenevät avaruudessa.

Ne ovat poikittaisia aaltoja, jotka kulkevat maailmankaikkeudessa tapahtuvien väkivaltaisten törmäysten lähettämän valon nopeudella.

Käytännössä on erittäin vaikeaa havaita gravitaatioaaltojen läsnäolo suoraan, koska aika-ajan venymä ja puristus ovat hyvin pieniä.

Alkuperäiset painovoima-aallot ovat ne, jotka johtivat maailmankaikkeuden alkuperään, kuten selitettiin Suuren paukun teoriassa.

Kahden mustan aukon fuusio ja gravitaatioaaltojen eteneminen

Painovoimat ja Einstein

Oli Albert Einstein (1879-1955), joka ehdotti gravitaatioaaltojen olemassaoloa yleisen suhteellisuusteorian teoriassa.

Vuonna 1915 Einstein oli todennut, että painovoima se oli aika-ajan muodonmuutos.

Fyysikko kehitti teoreettisen perustan, mutta ei pystynyt osoittamaan gravitaatioaaltojen olemassaoloa. Vain 100 vuotta myöhemmin tiedeyhteisö juhli aaltojen vangitsemista.

2017 fysiikan Nobel-palkinto

Tutkijat Rainer Weiss (MIT), Barry Barish ja Kip Thorne (Caltech) saivat 3. lokakuuta 2017 fysiikan Nobel-palkinnon. He havaitsivat ensimmäisen kerran gravitaatioaallot syyskuussa 2015.

instagram story viewer

Se oli tunnustaminen teokselle, joka alkoi 1960-luvun lopulla.

Tutkijat uskovat, että gravitaatioaaltojen vangitseminen antaa meille mahdollisuuden tarkkailla maailmankaikkeutta uudella tavalla, mikä tarjoaa laajemman käsityksen ympäröivästä maailmasta.

Rainer Weiss, Kip Thorne ja Barry Barish, 2017 fysiikan Nobel-palkinnon saajat

Aaltotunnistus vuonna 2015

Gravitaatioaallot havaittiin ensimmäisen kerran Yhdysvalloissa 14. syyskuuta 2015 kello 06:50:45 (Brasilian aika).

Miten se tapahtui?

Ne syntyivät järkytyksestä mustat aukot 36 ja 29 aurinkomassalla (vastaavasti 36 Msol ja 29 Msol) ja tapahtui 1,3 miljardin valovuoden etäisyydellä.

Menetettäessä energiaa mustat aukot lähestyvät, mikä saa ne pyörimään nopeammin.

Tämä jatkuva liike toistensa ympäri saa ne törmäämään, mikä johtaa gravitaatioaaltoihin.

Projektijohtaja David Reitze ilmoitti aaltojen havaitsemisesta vain kuukausia myöhemmin, helmikuussa 2016.

Samana vuonna, kesäkuussa 2016, havaittiin jälleen gravitaatioaaltoja.

Tällä kertaa mustat aukot olivat vastaavasti 14 ja 8 kertaa Auringon massa (14 Msol ja 8 Msol) ja esiintyivät 1,4 miljardin etäisyydellä valovuodet.

Kuuntele täältä gravitaatioaaltojen ääntä:

Kahden mustan reiän törmäyksen ääni

LIGO - Gravitaatioaaltojen observatorio

Todiste oli mahdollista Ligo-ilmaisinprojektin ansiosta - Laserinterferometrin gravitaatioaaltojen observatorio (Gravitaatioaaltojen observatorio laserinterferometrisesti).

Hankkeessa Yhdysvalloissa rakennettiin kaksi interferometriä noin 3000 kilometrin etäisyydellä toisistaan: yksi Livingstonissa Louisianassa ja toinen Hanfordissa Washingtonissa.

Järjestelmä muodostuu kahdesta kohtisuorasta 4 km pituisesta haarasta. Siinä on myös laitteita, jotka eliminoivat melun eri aaltolähteistä, kuten maanjäristyksistä.

Interferometri koostuu valonlähteestä (laser), peilistä jokaisen käsivarren päässä, peilistä, joka jakaa valonsäteen kahteen osaan, ja valodetektorista.

LIGO toimii vuonna 2002. Vuosina 2010--2015 sen toiminta keskeytettiin päivitysprosessin vuoksi, joka näyttää toimivan, kun otetaan huomioon, että suuri tieteellinen saavutus tapahtui sinä vuonna.

LIGO - Ilmaisin Livingstonissa, Louisiana

Ilmaisimet ympäri maailmaa

Yhdysvaltojen nykyisten ilmaisimien lisäksi niitä on vielä tusinan verran 9 maassa.

Brasiliassa meillä on Mário Schenbergin gravitaatioaaltotunnistin USP Physics Instituteilta. Rakennuksen alku juontaa juurensa vuoteen 2000 ja on seurausta nimetystä hankkeesta painovoima.

Projektissa on tutkijoita INPE: stä (National Institute for Space Research), Cefetspistä (Federal Center for Space) São Paulon tekninen koulutus, ITA (ilmailutekniikan instituutti) ja Uniban (yliopisto Bandeirante).