In der zweiten Hälfte des 17. Jahrhunderts erweiterte der erste Physiker der Welt, Sir Issac Newton, auf die Arbeit von Galileo, postulierte, dass sich Gravitationswellen schneller ausbreiten als alles andere in der Welt Universum. Aber 1915 bestritt Einstein dieses Konzept der Newtonschen Physik, als er die Allgemeine Relativitätstheorie veröffentlichte und schlug vor, dass Nichts kann schneller als die Lichtgeschwindigkeit reisen, sogar Gravitationswellen.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Die Bedeutung von Gravitationswellen:
- Öffnet ein neues Fenster in den Kosmos
- Beweist Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie
- Widerlegt Newtons Theorie, dass Gravitationsereignisse überall gleichzeitig auftreten
- Führte zur Entdeckung des Gravitationswellenspektrums
- Könnte zu potenziellen neuen Geräten und Technologien führen
Ein episches Ereignis
Am 14. September 2015, als die ersten messbaren Gravitationswellen die Erde zeitgleich mit den Lichtwellen erreichten aus der Kollision zweier Schwarzer Löcher am Rande des Universums vor 1,3 Milliarden Jahren bewies Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie richtig. Gemessen vom Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory in den USA, dem Virgo-Detektor in Europa und etwa 70 weltraum- und bodengestützten Teleskopen und Observatorien, diese Wellen öffneten ein Fenster in das Gravitationswellenspektrum – ein brandneues Frequenzband –, durch das Wissenschaftler und Astrophysiker nun eifrig über das Gewebe von blicken Freizeit.
Wie Wissenschaftler Gravitationswellen messen
In den USA befinden sich die LIGO-Observatorien auf dem Boden in Livingston, Louisiana und Hanford, Washington. Die Gebäude ähneln von oben einem L mit zwei Flügeln, die sich 2 1/2 Meilen in senkrechten Richtungen erstrecken und an. verankert sind der 90-Grad-Knack bei den Observatoriumsgebäuden, in denen ein Laser, der Strahlteiler, der Lichtdetektor und die Steuerung untergebracht sind Zimmer.
Mit Spiegeln am Ende jedes Flügels rast ein Laserstrahl – in zwei Teile geteilt – jeden Arm nach unten, um die Spiegel am Ende und prallt fast augenblicklich zurück, wenn es keine Gravitationswelle erkennt. Aber wenn eine Gravitationswelle das Observatorium ohne Auswirkungen auf die physikalische Struktur durchquert, verzerrt sie das Gravitationsfeld und dehnt das Raum-Zeit-Gefüge entlang einer Arm des Observatoriums und drückt ihn auf den anderen, wodurch einer der geteilten Strahlen langsamer zum Kern zurückkehrt als der andere, wodurch ein kleines Signal erzeugt wird, das nur ein Lichtdetektor kann messen.
Beide Observatorien funktionieren gleichzeitig, obwohl die Gravitationswellen leicht unterschiedlich auftreffen Mal und stellen Wissenschaftlern zwei Datenpunkte im Weltraum zur Verfügung, um sie zu triangulieren und zu den Ereignissen des Ereignisses zurückzuverfolgen Lage.
Gravitationswellen kräuseln das Raum-Zeit-Kontinuum
Newton glaubte, dass sich, wenn sich eine große Masse im Weltraum bewegt, auch das gesamte Gravitationsfeld augenblicklich bewegt und alle Gravitationskörper im Universum beeinflusst. Aber Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie legte nahe, dass dies falsch war. Er behauptete, dass keine Informationen von irgendeinem Ereignis im Weltraum schneller als Lichtgeschwindigkeit transportiert werden könnten – Energie und Informationen – einschließlich der Bewegung großer Körper im Weltraum. Seine Theorie schlug stattdessen vor, dass sich Änderungen im Gravitationsfeld mit Lichtgeschwindigkeit bewegen würden. Wie einen Stein in einen Teich zu werfen, wenn zwei Schwarze Löcher zum Beispiel ihre Bewegung verschmelzen und kombiniert Masse löst ein Ereignis aus, das sich über das Raum-Zeit-Kontinuum ausbreitet und das Gefüge von. verlängert Freizeit.
Schwerewellen und die Auswirkungen auf die Erde
Zum Zeitpunkt der Veröffentlichung waren insgesamt vier Ereignisse bekannt, bei denen zwei Schwarze Löcher an unterschiedlichen Orten im Universum bot Wissenschaftlern zahlreiche Möglichkeiten zur Messung von Licht- und Gravitationswellen an Observatorien rund um den Welt. Wenn mindestens drei Observatorien die Wellen messen, treten zwei signifikante Ereignisse auf: Erstens können Wissenschaftler die Quelle des Ereignisses genauer lokalisieren den Himmel, und zweitens können Wissenschaftler die durch die Wellen verursachten Muster der Raumverzerrung beobachten und sie mit bekannten Gravitationskräften vergleichen Theorien. Während diese Wellen das Gefüge von Raumzeit und Gravitationsfeldern verzerren, durchdringen sie physikalische Materie und Strukturen mit wenig bis gar keinem beobachtbaren Effekt.
Was die Zukunft bringt
Dieses epische Ereignis ereignete sich kurz vor dem 100. Jahrestag von Einsteins Präsentation seiner Allgemeinen Relativitätstheorie vor der Königlich Preußischen Akademie der Wissenschaften am 25. November 1915. Als Forscher 2015 sowohl Gravitations- als auch Lichtwellen maßen, eröffnete dies ein neues Forschungsgebiet, das beflügelt weiterhin Astrophysiker, Quantenphysiker, Astronomen und andere Wissenschaftler mit seinem Unbekannten Potenziale.
In der Vergangenheit haben Wissenschaftler beispielsweise jedes Mal, wenn ein neues Frequenzband im elektromagnetischen Spektrum entdeckt wurde, und andere neue Technologien entdeckt und entwickelt, die solche umfassen Geräte wie Röntgengeräte, Radio- und Fernsehgeräte, die aus dem Funkwellenspektrum senden, zusammen mit Walkie-Talkies, Amateurfunkgeräten, schließlich Mobiltelefonen und einer Reihe anderer Geräte. Was das Gravitationswellenspektrum der Wissenschaft bringt, harrt noch der Entdeckung.