A 17. század második felében a világ első fizikusa, Sir Issac Newton tovább bővült Galilei munkája azt feltételezte, hogy a gravitációs hullámok gyorsabban haladnak, mint bármi más világegyetem. De 1915-ben Einstein vitatta a newtoni fizika ezen koncepcióját, amikor kiadta az Általános relativitáselméletet, és azt javasolta, hogy semmi sem tud gyorsabban haladni, mint a fénysebesség, akár gravitációs hullámok.
TL; DR (túl hosszú; Nem olvastam)
A gravitációs hullámok fontossága:
- Új ablakot nyit a kozmoszba
- Bizonyítja Einstein általános relativitáselméletét
- Megcáfolja Newton elméletét, miszerint a gravitációs események mindenhol egyszerre fordulnak elő
- A gravitációs hullámspektrum felfedezéséhez vezetett
- Potenciális új eszközökhöz és technológiákhoz vezethet
Epikus esemény
2015. szeptember 14-én, amikor az első mérhető gravitációs hullámok pontosan a fényhullámokkal egy időben értek el a Földre az univerzum szélénél 1,3 milliárd évvel ezelőtti két fekete lyuk ütközéséből Einstein általános relativitáselmélete bebizonyosodott helyes. Az amerikai lézerinterferométer-gravitációs-hullám obszervatórium, Európában a Szűz detektor és körülbelül 70 űr és földi teleszkóp és obszervatórium mérik ezeket hullámai ablakot nyitottak a gravitációs hullámspektrumba - egy vadonatúj frekvenciasávba -, amelyen keresztül a tudósok és asztrofizikusok mohón tekintenek a téridő.
Hogyan mérik a tudósok a gravitációs hullámokat
Az Egyesült Államokban a LIGO obszervatóriumai a földön ülnek a louisianai Livingstonban és a washingtoni Hanfordban. Az épületek felülről egy L-re hasonlítanak, két szárnyuk merőleges irányban 2/2 mérföldnyire nyúlik, horgonyozva a lézert, a sugárosztót, a fényérzékelőt és a vezérlést elhelyező obszervatóriumi épületek 90 fokos mélypontját szoba.
Az egyes szárnyak végén elhelyezett tükrökkel lézersugár - két részre osztva - mindkét karon lefelé halad, hogy eltalálja tükrözik a végén, és szinte azonnal visszapattan, ha nem észlel gravitációs hullámot. De amikor egy gravitációs hullám áthalad az obszervatóriumon, anélkül, hogy befolyásolná a fizikai struktúrát, eltorzítja a gravitációs mezőt, és a tér-idő szövetét az egyik mentén nyújtja az obszervatórium karját, és a másikon szorítja, aminek következtében az egyik osztott gerenda lassabban tér vissza a központi helyre, mint a másik, és kicsi jelet generál, csak egy fényérzékelő intézkedés.
Mindkét obszervatórium egyszerre működik, bár a gravitációs hullámok kissé eltérnek és adjon a tudósoknak két adatpontot az űrben, hogy háromszögelhessen és visszavezessen az eseményhez elhelyezkedés.
A gravitációs hullámok visszavetik a tér-idő folytatást
Newton úgy vélte, hogy amikor egy nagy tömeg mozog az űrben, akkor a teljes gravitációs mező is azonnal mozog és hatással van az univerzum összes gravitációs testére. De Einstein általános relativitáselmélete szerint ez hamis. Azt állította, hogy az űr bármely eseményéből származó információ nem haladhat gyorsabban, mint a fény - energia és információ - sebessége, beleértve a nagy testek mozgását az űrben. Elmélete ehelyett azt sugallta, hogy a gravitációs tér változásai fénysebességgel haladnak. Mint egy szikla bedobása a tóba, amikor két fekete lyuk egyesül, például mozgásuk és kombinációjuk a tömeg megindítja az eseményt, amely a tér-idő kontinuumon keresztül hullámzik, meghosszabbítva annak szövetét téridő.
Gravitációs hullámok és a Földre gyakorolt hatások
A közzététel időpontjában összesen négy olyan esemény, amelyek során két fekete lyuk egyenként egyesül a az univerzum számos lehetőséget biztosított a tudósoknak a fény és a gravitációs hullámok mérésére a világ. Amikor legalább három csillagvizsgáló méri a hullámokat, két jelentős esemény következik be: először a tudósok pontosabban megtalálhatják az esemény forrását az égiek, másodszor, a tudósok megfigyelhetik a hullámok által okozott tértorzulás mintázatát, és összehasonlíthatják azokat az ismert gravitációs elméletek. Míg ezek a hullámok eltorzítják a téridő és a gravitációs mezők szövetét, a fizikai anyagon és struktúrákon haladnak át, alig észrevehető hatás nélkül.
Mit tartogat a jövő
Ez az epikus esemény nem sokkal annak a 100. évfordulónak az után következett be, amikor Einstein általános relativitáselméletét 1915. november 25-én bemutatta a Porosz Királyi Tudományos Akadémiának. Amikor a kutatók 2015-ben megmérték a gravitációs és a fényhullámokat, új kutatási területet nyitott meg továbbra is energiával látja el az asztrofizikusokat, kvantumfizikusokat, csillagászokat és más tudósokat potenciálokat.
A múltban minden alkalommal, amikor a tudósok új frekvenciasávot fedeztek fel az elektromágneses spektrumban, például ők és mások olyan új technológiákat fedeztek fel és hoztak létre, amelyek ilyeneket tartalmaznak eszközök, mint röntgengépek, rádió- és televíziókészülékek, amelyek rádióhullám-spektrumból sugároznak, rádióval, sonka-rádióval, végül mobiltelefonokkal és még sok más eszközök. Amit a gravitációs hullámspektrum hoz a tudomány számára, még mindig felfedezésre vár.