Dlaczego odkrycie fal grawitacyjnych jest ważne?

W drugiej połowie XVII wieku pierwszy fizyk świata, sir Issac Newton, rozwijał praca Galileusza zakładała, że ​​fale grawitacyjne poruszają się szybciej niż cokolwiek innego w wszechświat. Ale w 1915 Einstein zakwestionował tę koncepcję fizyki newtonowskiej, publikując Ogólną teorię względności i zasugerował, że nic nie może podróżować szybciej niż prędkość światła, nawet fale grawitacyjne.

TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)

Znaczenie fal grawitacyjnych:

• Otwiera nowe okno na kosmos
• Dowodzi ogólnej teorii względności Einsteina
• Obala teorię Newtona, że ​​zdarzenia grawitacyjne zachodzą wszędzie na raz
• Doprowadził do odkrycia widma fal grawitacyjnych
• Może prowadzić do potencjalnych nowych urządzeń i technologii

14 września 2015 r., kiedy pierwsze w historii mierzalne fale grawitacyjne dotarły do ​​Ziemi dokładnie w tym samym czasie, co fale świetlne od zderzenia dwóch czarnych dziur w pobliżu krawędzi wszechświata 1,3 miliarda lat temu ogólna teoria względności Einsteina dowiodła poprawny. Mierzone przez Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory w USA, detektor Virgo w Europie i około 70 kosmicznych i naziemnych teleskopów i obserwatoriów, zmarszczki otworzyły okno na widmo fal grawitacyjnych – zupełnie nowe pasmo częstotliwości – przez które naukowcy i astrofizycy z niecierpliwością spoglądają teraz na tkankę czas, przestrzeń.

W USA obserwatoria LIGO znajdują się na ziemi w Livingston w stanie Luizjana i Hanford w stanie Waszyngton. Budynki przypominają literę L z góry z dwoma skrzydłami, które rozciągają się na 2 1/2 mili w prostopadłych kierunkach, zakotwiczone w 90-stopniowe sedno przy budynkach obserwatoriów, w których znajduje się laser, dzielnik wiązki, detektor światła i sterowanie Pokój.

Z lustrami ustawionymi na końcu każdego skrzydła, wiązka laserowa – podzielona na dwie – przesuwa się w dół każdego ramienia, aby trafić w zwierciadła na końcu i odbija się niemal natychmiast, gdy nie wykryje fali grawitacyjnej. Ale kiedy fala grawitacyjna przechodzi przez obserwatorium bez wpływu na strukturę fizyczną, zniekształca pole grawitacyjne i rozciąga tkankę czasoprzestrzeni wzdłuż jednej. ramienia obserwatorium i ściska je na drugim, powodując, że jedna z podzielonych wiązek wraca do sedna wolniej niż druga, generując niewielki sygnał tylko detektor światła może pomiar.

Oba obserwatoria działają w tym samym czasie, choć fale grawitacyjne uderzają nieco inaczej razy i zapewnić naukowcom dwa punkty danych w kosmosie do triangulacji i śledzenia z powrotem do zdarzenia Lokalizacja.

Newton wierzył, że gdy duża masa porusza się w przestrzeni, całe pole grawitacyjne również porusza się natychmiast i wpływa na wszystkie ciała grawitacyjne we wszechświecie. Ale Ogólna Teoria Względności Einsteina sugerowała, że ​​było to fałszywe. Twierdził, że żadna informacja z jakiegokolwiek wydarzenia w kosmosie nie może podróżować szybciej niż prędkość światła – energia i informacja – w tym ruch dużych ciał w kosmosie. Jego teoria zamiast tego sugerowała, że ​​zmiany w polu grawitacyjnym będą przebiegać z prędkością światła. Jak wrzucenie kamienia do stawu, gdy dwie czarne dziury łączą się, na przykład, ich ruch i łączą się masa wywołuje zdarzenie, które rozchodzi się po kontinuum czasoprzestrzennym, wydłużając tkankę czas, przestrzeń.

W momencie publikacji w sumie cztery zdarzenia, w których dwie czarne dziury łączą się w jedną w różnych miejscach w Wszechświat zapewnił naukowcom wiele możliwości pomiaru światła i fal grawitacyjnych w obserwatoriach na całym świecie świat. Kiedy co najmniej trzy obserwatoria mierzą fale, zachodzą dwa znaczące zdarzenia: po pierwsze, naukowcy mogą dokładniej zlokalizować źródło zdarzenia w na niebie, a po drugie, naukowcy mogą obserwować wzorce zniekształceń przestrzeni wywołanych przez fale i porównywać je ze znanymi grawitacyjnymi teorie. Chociaż fale te zniekształcają strukturę czasoprzestrzeni i pól grawitacyjnych, przechodzą przez materię fizyczną i struktury z niewielkim lub żadnym obserwowalnym efektem.

To epickie wydarzenie miało miejsce tuż przed setną rocznicą przedstawienia przez Einsteina swojej ogólnej teorii względności w Królewskiej Pruskiej Akademii Nauk 25 listopada 1915 roku. Kiedy naukowcy zmierzyli zarówno fale grawitacyjne, jak i fale świetlne w 2015 roku, otworzyło to nowy kierunek badań, który: nadal energetyzuje astrofizyków, fizyków kwantowych, astronomów i innych naukowców swoją niewiadomą potencjały.

W przeszłości, za każdym razem, gdy naukowcy odkrywali nowe pasmo częstotliwości w widmie elektromagnetycznym, na przykład oni i inni odkrywali i tworzyli nowe technologie, które obejmowały takie urządzenia takie jak aparaty rentgenowskie, odbiorniki radiowe i telewizyjne nadające w paśmie fal radiowych wraz z krótkofalówkami, krótkofalówkami, telefonami komórkowymi i mnóstwem innych urządzenia. To, co widmo fal grawitacyjnych wnosi do nauki, wciąż czeka na odkrycie.