Гравітаційні хвилі: що вони собою являють, відкриття та виявлення

protection click fraud

Гравітаційні хвилі - це брижі в кривизні простору-часу, що поширюються у просторі.

Вони являють собою поперечні хвилі, які рухаються зі швидкістю світла, випромінюваного бурхливими зіткненнями, що відбуваються у Всесвіті.

На практиці надзвичайно важко безпосередньо виявити наявність гравітаційних хвиль, оскільки подовження та стиснення простору-часу дуже малі.

Первісними гравітаційними хвилями є ті, що призвели до походження Всесвіту, як це пояснюється в Теорії Великого Вибуху.

Злиття двох чорних дір і поширення гравітаційних хвиль

Гравітаційні хвилі та Ейнштейн

Був Альберт Ейнштейн (1879-1955), який припустив існування гравітаційних хвиль у Теорії загальної відносності.

У 1915 році Ейнштейн дійшов висновку, що сила тяжіння це була деформація простору-часу.

Фізик розробив теоретичні основи, але не зміг довести існування гравітаційних хвиль. Лише через 100 років наукове співтовариство відзначило захоплення хвиль.

2017 Нобелівська премія з фізики

3 жовтня 2017 року дослідники Райнер Вайс (Массачусетський технологічний інститут), Баррі Баріш та Кіп Торн (Калтех) були нагороджені Нобелівською премією з фізики. Вони вперше виявили гравітаційні хвилі у вересні 2015 року.

instagram story viewer

Це було визнання твору, який розпочався наприкінці шістдесятих.

Вчені вважають, що захоплення гравітаційних хвиль дозволить нам спостерігати за Всесвітом по-новому, забезпечуючи більш широке розуміння навколишнього світу.

Райнер Вайс, Кіп Торн та Баррі Баріш, лауреати Нобелівської премії з фізики 2017 року

Виявлення хвиль у 2015 році

Гравітаційні хвилі були вперше виявлені в США 14 вересня 2015 року рівно о 06:50:45 (час Бразилії).

Як це сталося?

Вони виникли від шоку чорні діри з 36 і 29 сонячними масами (36 Мсоль і 29 Мсоль відповідно) і відбулися на відстані 1,3 мільярда світлових років.

Втрачаючи енергію, чорні діри наближаються, що змушує їх швидше крутитися.

Цей безперервний рух навколо один одного призводить до їх зіткнення, в результаті чого виникають гравітаційні хвилі.

Оголошення про виявлення хвиль зробив Девід Рейце, директор проекту, буквально через кілька місяців, у лютому 2016 року.

Того ж року, у червні 2016 року, гравітаційні хвилі були знову виявлені.

Цього разу чорні діри відповідно в 14 і 8 разів перевищували масу Сонця (14 Msol і 8 Msol) і відбувалися на відстані 1,4 млрд. світлових років.

Послухайте тут звук гравітаційних хвиль:

Звук зіткнення двох чорних дірок

LIGO - обсерваторія гравітаційної хвилі

Доказ став можливим завдяки проекту детектора Ligo - Обсерваторія гравітаційної хвилі лазерного інтерферометра (Обсерваторія гравітаційних хвиль методом лазерної інтерферометрії).

У рамках проекту було побудовано два інтерферометри в Сполучених Штатах, на відстані близько 3000 кілометрів: один у Лівінгстоні, штат Луїзіана, а другий у Ханфорді, штат Вашингтон.

Система утворена двома перпендикулярними рукавами довжиною 4 кілометри. Він також має пристрої, які усувають шум від різних джерел хвиль, таких як землетруси.

Інтерферометр складається з джерела світла (лазера), дзеркала на кінці кожного плеча, дзеркала, що розбиває промінь світла на дві частини, та фотодетектора.

Діяльність LIGO починається з 2002 року. У період між 2010 і 2015 роками його діяльність була перервана на процес оновлення, який, здається, спрацював, враховуючи, що великі наукові досягнення відбулися того року.

LIGO - детектор у Лівінгстоні, штат Луїзіана

Детектори по всьому світу

На додаток до існуючих детекторів у Сполучених Штатах, існує ще десяток, розповсюджений у 9 країнах.

У Бразилії ми маємо детектор гравітаційної хвилі Маріо Шенберга з Інституту фізики США. Початок його будівництва датується 2000 роком і є результатом проекту під назвою гравітон.

У проекті взяли участь дослідники з INPE (Національний інститут космічних досліджень) та з Cefetsp (Федеральний центр з питань космосу) Технологічна освіта Сан-Паулу), від ITA (Технологічний інститут аеронавтики) та Uniban (університет Бандейранте).