В течение последних нескольких недель мир физики был в ужасе, так как твиты и слухи предполагают, что ученые, возможно, обнаружили долгожданную рябь в пространстве-времени, называемую гравитационными волнами. Хотя некоторые из них являются предположениями, есть некоторые свидетельства того, что исследователи в лазерной интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории (LIGO), возможно, столкнулись с первым прямым доказательством этих волн, так как Альберт Эйнштейн предложил их существование столетие назад в своей общей теории. относительности.
Связанный контент
- Гравитационные волны ударяют дважды
- После столетия поиска мы, наконец, обнаружили гравитационные волны
- Семь простых способов, которыми мы знаем, что Эйнштейн был прав (на данный момент)
- Данные Аполлона-Эры помогают ученым искать гравитационные волны
Вот пять вещей, которые нужно знать о гравитационных волнах, чтобы подготовиться к предстоящему объявлению.
Кто они такие?
Если вы думаете о вселенной как о огромном океане, гравитационные волны похожи на рябь, вызванную падением объекта на его поверхность. Согласно теории Эйнштейна, изменения в ускорении массивных объектов в космосе, таких как нейтронные звезды и черные дыры, запускают эту излучающую рябь через ткань пространства-времени - с самыми драматическими эффектами от столкновений, пишет Джошуа Сокол для New Scientist .
Почему они такие большие?
Гравитационные волны не только поддержат относительность, они также могут помочь ученым изучать многие загадочные явления в космосе. Астрономы сейчас сканируют небо, используя электромагнитный спектр, который выявляет различные типы объектов в зависимости от длины волны. Гравитационные волны были бы «самым прямым способом изучения большой части вселенной, которая темна», - говорит Gizmodo ученый LISA Pathfinder Билл Вебер. Волны проходят сквозь трудно обнаруживаемые тела, что дает представление о таинственных формах, которые были бы похожи на их вид на совершенно новой длине волны.
Несмотря на то, что эти колебания неуловимы, они также являются центральными для многих теорий о самых ранних началах вселенной. Расчеты показывают, что вселенная прошла период быстрого расширения в секундах после Большого взрыва. Гравитационные волны, созданные в этот период быстрой инфляции, могли бы скручиваться через космический микроволновый фон, самое раннее излучение, пронизывающее вселенную. Рябь оставит след, похожий на отпечаток пальца, который можно проследить до самого начала существования. LIGO предназначен для обнаружения более поздних волн, с космической точки зрения, но просто доказательство их существования было бы большим шагом.
Как ученые их ищут?
Большинство детекторов гравитационных волн работают, пытаясь обнаружить незначительные изменения расстояния между объектами, разделенными известным количеством, сообщает Мэдди Стоун для Gizmodo. Идея состоит в том, что волна, проходящая через Землю, сморщила бы пространство-время таким образом, чтобы изменить это расстояние.
Есть несколько постоянных экспериментов по всему миру, каждый из которых проверяет различные методы. Например, LIGO имеет два детектора, расположенных на расстоянии почти 2000 миль, и объединяет данные из 75 обсерваторий по всему миру для обнаружения и триангуляции возможных сигналов от гравитационных волн, проходящих через Землю. Другие исследователи предложили использовать высокочувствительные атомные часы для обнаружения временных искажений, и Европейское космическое агентство недавно запустило спутник, который будет тестировать технологию, которая может помочь ученым разработать новые способы измерения мельчайших колебаний в космосе.
Почему их так сложно обнаружить?
Когда вы бросаете камень в водоем, рябь становится меньше по мере удаления от эпицентра. Гравитационные волны следуют тому же основному принципу. Пространство огромно, и ученые считают, что многие из источников гравитационных волн - это тела, которые парят на краях Вселенной, что означает, что любые сигналы, достигающие Земли, будут чрезвычайно слабыми и их трудно будет изолировать. Сокол пишет, что большинству обсерваторий, ищущих гравитационные волны, приходится расчесывать крошечные искажения в ткани пространства-времени - например, детекторы LIGO могут измерять сдвиги, составляющие всего одну десятитысячную диаметра протона.
Подождите, почему это звучит знакомо?
Это не первый раз, когда ученые объявили об открытии гравитационных волн. В 2014 году астрономы, работающие с обсерваторией BICEP2 около Южного полюса, сказали, что они нашли доказательства гравитационных волн от зари Вселенной. Но это оказалось ложной тревогой, вызванной космической пылью. У LIGO также были свои ложные срабатывания в прошлом. В 2010 году, до того, как обсерватория была обновлена до ее текущей чувствительности, исследователи обнаружили то, что, по их мнению, могло быть свидетельством гравитационной волны, но позже поняли, что это был просто сигнал, который их собственные ученые сделали, чтобы проверить, могут ли они различить ложный сигнал. и реальная вещь.
Хотя мы не будем точно знать, что произошло в LIGO до четверга, в открытых журналах обсерватории есть свидетельства того, что в этот раз они действительно могут что-то предпринять. Со времени проведения эксперимента, начатого в сентябре прошлого года, журналы показывают, что исследователи LIGO изучили, по крайней мере, три отведения в разных частях неба, сообщает Сокол. Это может быть еще одна ложная тревога, но сейчас физики, астрономы и космические энтузиасты ждут с нарастающим волнением.
