Ve druhé polovině 17. století expandoval první fyzik na světě Sir Issac Newton dílo Galileo předpokládalo, že gravitační vlny cestovaly rychleji než cokoli jiného v EU vesmír. Ale v roce 1915 Einstein zpochybnil tento koncept newtonovské fyziky, když vydal Obecnou teorii relativity a navrhl, že nic nemůže cestovat rychleji než rychlost světla, dokonce i gravitační vlny.
TL; DR (příliš dlouhý; Nečetl)
Význam gravitačních vln:
- Otevře nové okno do vesmíru
- Dokazuje Einsteinovu teorii obecné relativity
- Vyvrací Newtonovu teorii, že gravitační události se vyskytují všude najednou
- Vedeno k objevu spektra gravitačních vln
- Mohlo by to vést k potenciálním novým zařízením a technologiím
Epická událost
14. září 2015, kdy vůbec první měřitelné gravitační vlny dosáhly na Zemi přesně ve stejnou dobu jako světelné vlny z kolize dvou černých děr blízko okraje vesmíru před 1,3 miliardami let se ukázala Einsteinova obecná teorie relativity opravit. Měřeno Gravitační vlnovou observatoří laserového interferometru v USA, detektorem Panny v Evropě a přibližně 70 vesmírnými a pozemními dalekohledy a observatořmi, tyto vlnky otevřely okno do spektra gravitačních vln - zbrusu nové frekvenční pásmo - skrz které nyní vědci a astrofyzici dychtivě hledí přes strukturu vesmírný čas.
Jak vědci měří gravitační vlny
V USA sedí observatoře LIGO na zemi v Livingstonu v Louisianě a Hanfordu ve Washingtonu. Budovy se podobají L seshora se dvěma křídly, která se rozprostírají 2 1/2 míle v kolmých směrech a jsou zakotvena v 90-stupňové jádro budov observatoře, kde je umístěn laser, rozdělovač paprsků, detektor světla a ovládání pokoj, místnost.
Se zrcadly nastavenými na konci každého křídla, laserový paprsek - rozdělený na dvě rychlosti - dolů po každé paži, aby zasáhl zrcadla na konci a odrazí se téměř okamžitě, když nezjistí gravitační vlnu. Ale když gravitační vlna prochází observatoří bez vlivu na fyzickou strukturu, narušuje gravitační pole a táhne strukturu časoprostoru podél jedné rameno observatoře a stlačí jej na druhé, což způsobí, že se jeden z rozdělených paprsků vrátí k jádru pomaleji než ten druhý a vygeneruje malý signál, který dokáže pouze světelný detektor opatření.
Obě observatoře fungují současně, i když gravitační vlny dopadají mírně odlišně a poskytnout vědcům dva datové body ve vesmíru k triangulaci a sledování zpět k události umístění.
Gravitační vlny zvlňují časoprostorové kontinuum
Newton věřil, že když se velká hmota pohybuje ve vesmíru, celé gravitační pole se také pohybuje okamžitě a ovlivňuje všechna gravitační těla ve vesmíru. Ale Einsteinova obecná teorie relativity naznačovala, že to bylo falešné. Tvrdil, že žádné informace z jakékoli události ve vesmíru nemohou cestovat rychleji než rychlost světla - energie a informace - včetně pohybu velkých těles ve vesmíru. Jeho teorie místo toho navrhovala, že změny v gravitačním poli se budou pohybovat rychlostí světla. Jako házet skálu do rybníka, když se například spojí dvě černé díry, jejich pohyb a kombinace hmota jiskří událost, která se vlní napříč časoprostorovým kontinuem a prodlužuje strukturu vesmírný čas.
Gravitační vlny a účinky na Zemi
V době publikace byly celkem čtyři události, ve kterých se dvě černé díry spojily jako jedna na různých místech v vesmír poskytl vědcům několik příležitostí k měření světelných a gravitačních vln na observatořích kolem svět. Když alespoň tři observatoře měří vlny, nastanou dvě významné události: zaprvé, vědci mohou přesněji lokalizovat zdroj události v nebesa a zadruhé, vědci mohou pozorovat vzorce zkreslení prostoru způsobené vlnami a porovnávat je se známými gravitačními teorie. Zatímco tyto vlny narušují strukturu časoprostorových a gravitačních polí, procházejí fyzickou hmotou a strukturami s malým nebo žádným pozorovatelným účinkem.
Co přinese budoucnost
Tato epická událost nastala těsně před 100. výročím Einsteinovy prezentace jeho obecné teorie relativity na Královské pruské akademii věd 25. listopadu 1915. Když vědci v roce 2015 měřili gravitační i světelné vlny, otevřelo to nový studijní obor nadále energizuje astrofyziky, kvantové fyziky, astronomy a další vědce svými neznámými potenciály.
V minulosti pokaždé, když vědci objevili nové frekvenční pásmo v elektromagnetickém spektru, například oni a další objevili a vytvořili nové technologie, které zahrnují takové zařízení jako rentgenové přístroje, rozhlasové a televizní přijímače, které vysílají z rádiového vlnového spektra spolu s vysílačkami, radioamatéry, případně mobilními telefony a spoustou dalších zařízení. Co spektrum gravitačních vln přináší vědě, stále čeká na objev.