U drugom dijelu 17. stoljeća, prvi svjetski fizičar, Sir Issac Newton, širio se dalje djelo Galileja, postavilo je da gravitacijski valovi putuju brže od bilo čega drugog u svemir. Ali 1915. Einstein je osporio ovaj koncept Newtonove fizike kada je objavio Opću teoriju relativnosti i predložio da ništa ne može putovati brže od brzine svjetlosti, čak i gravitacijski valovi.
TL; DR (predugo; Nisam pročitao)
Važnost gravitacijskih valova:
- Otvara novi prozor u kozmos
- Dokazuje Einsteinovu teoriju opće relativnosti
- Pobija Newtonovu teoriju da se gravitacijski događaji događaju svugdje odjednom
- Vodeći se otkrićem spektra gravitacijskog vala
- Moglo bi dovesti do potencijalnih novih uređaja i tehnologija
Epski događaj
14. rujna 2015., kada su prvi mjerljivi gravitacijski valovi dospjeli na Zemlju točno u isto vrijeme kad i svjetlosni valovi iz sudara dviju crnih rupa blizu ruba svemira prije 1,3 milijarde godina, dokazala je Einsteinova opća teorija relativnosti ispravno. Mjereni zvjezdarnicom gravitacijskog vala laserskim interferometrom u SAD-u, detektorom Djevice u Europi i otprilike 70 svemirskih i zemaljskih teleskopa i zvjezdarnica, ovi valovi su otvorili prozor u spektar gravitacijskog vala - potpuno novi frekvencijski opseg - kroz koji znanstvenici i astrofizičari sada nestrpljivo gledaju kroz tkivo prostor-vrijeme.
Kako znanstvenici mjere gravitacijske valove
U SAD-u zvjezdarnice LIGO sjede na tlu u Livingstonu, Louisiani i Hanfordu u Washingtonu. Zgrade nalikuju L odozgo s dva krila koja se protežu 2 1/2 milje u okomitim smjerovima, usidrena u suština od 90 stupnjeva u zgradama zvjezdarnice u kojima se nalaze laser, razdjelnik zraka, detektor svjetlosti i kontrola soba.
S postavljenim zrcalima na kraju svakog krila, laserski zrak podijeljen u dva - ubrzava svaku ruku kako bi pogodio zrcali se na kraju i vraća se gotovo trenutno kad ne prepozna gravitacijski val. Ali kad gravitacijski val prođe zvjezdarnicom bez utjecaja na fizičku strukturu, on iskrivi gravitacijsko polje i proteže tkivo prostora-vremena duž jednog ruku zvjezdarnice i stisne je s druge strane, uzrokujući da se jedan od rascijepljenih zraka vraća u srž sporije od drugog, generirajući mali signal koji samo detektor svjetlosti može mjera.
Obje zvjezdarnice funkcioniraju istodobno, premda gravitacijski valovi djeluju malo drugačije puta, i pružiti znanstvenicima dvije podatkovne točke u svemiru za triangulaciju i praćenje do događaja mjesto.
Gravitacijski valovi talasaju prostorno-vremenski kontinuum
Newton je vjerovao da se kad se velika masa kreće u svemiru, cijelo gravitacijsko polje također trenutno kreće i utječe na sva gravitacijska tijela u svemiru. Ali Einsteinova opća teorija relativnosti sugerirala je da je to bilo lažno. Ustvrdio je da nijedna informacija iz bilo kojeg događaja u svemiru ne može putovati brže od brzine svjetlosti - energije i informacija - uključujući kretanje velikih tijela u svemiru. Njegova je teorija umjesto toga sugerirala da će se promjene u gravitacijskom polju kretati brzinom svjetlosti. Poput bacanja kamena u ribnjak, kada se dvije crne rupe spoje, na primjer, njihovim kretanjem i kombiniranjem masa pokreće događaj koji se promeće kroz prostorno-vremenski kontinuum, produžujući tkivo prostor-vrijeme.
Gravitacijski valovi i učinci na Zemlji
U trenutku objavljivanja, ukupno su se četiri događaja u kojima se dvije crne rupe stapaju kao jedna na različitim mjestima u svemir pružao je znanstvenicima višestruke mogućnosti za mjerenje svjetlosnih i gravitacijskih valova u zvjezdarnicama oko svijet. Kada barem tri zvjezdarnice mjere valove, događaju se dva značajna događaja: prvo, znanstvenici mogu preciznije locirati izvor događaja u nebesa, i drugo, znanstvenici mogu promatrati obrasce iskrivljenja svemira uzrokovane valovima i uspoređivati ih s poznatim gravitacijskim teorije. Iako ti valovi iskrivljuju tkivo prostorno-vremenskog i gravitacijskog polja, oni prolaze kroz fizičku materiju i strukture s malo ili nimalo vidljivim učinkom.
Što donosi budućnost
Ovaj se epski događaj dogodio neposredno prije 100. godišnjice Einsteinove prezentacije svoje opće teorije relativnosti Kraljevskoj pruskoj akademiji znanosti 25. studenog 1915. Kada su istraživači izmjerili gravitacijski i svjetlosni valovi 2015. godine, otvorilo se novo polje proučavanja koje nastavlja energijom astrofizičara, kvantnih fizičara, astronoma i drugih znanstvenika svojim nepoznatim potencijali.
U prošlosti su svaki put kad su znanstvenici otkrili novi frekvencijski opseg u elektromagnetskom spektru, na primjer, oni i drugi otkrili su i stvorili nove tehnologije koje uključuju takve uređaji kao što su rentgenski uređaji, radio i televizijski uređaji koji emitiraju iz spektra radio valova, zajedno s voki-tokijima, radio uređajima sa šunkom, na kraju mobitelima i mnoštvom drugih uređaji. Ono što spektar gravitacijskog vala donosi znanosti još uvijek čeka otkriće.
