În ultima parte a secolului al XVII-lea, primul fizician din lume, Sir Issac Newton, s-a extins opera lui Galileo, a susținut că undele gravitaționale călătoreau mai repede decât orice altceva în univers. Dar în 1915, Einstein a contestat acest concept al fizicii newtoniene când a publicat Teoria generală a relativității și a sugerat că nimic nu poate călători mai repede decât viteza luminii, chiar și unde gravitaționale.
TL; DR (Prea lung; Nu am citit)
Importanța undelor gravitaționale:
- Deschide o nouă fereastră în cosmos
- Dovedește teoria relativității generale a lui Einstein
- Defendă teoria lui Newton conform căreia evenimentele gravitaționale apar peste tot simultan
- A condus la descoperirea spectrului de unde gravitaționale
- Ar putea duce la potențiale dispozitive și tehnologii noi
Un eveniment epic
Pe 14 septembrie 2015, când primele unde gravitaționale măsurabile au ajuns pe Pământ în același timp cu undele luminoase. din coliziunea a două găuri negre de lângă marginea universului în urmă cu 1,3 miliarde de ani, teoria relativității generale a lui Einstein s-a dovedit corect. Măsurat de Observatorul cu unde gravitaționale cu interferon laser din SUA, detectorul Fecioară în Europa și aproximativ 70 de telescoape și observatoare spațiale și terestre, acestea ondulațiile au deschis o fereastră în spectrul de unde gravitaționale - o bandă de frecvență nouă - prin care oamenii de știință și astrofizicienii privesc acum cu nerăbdare peste țesătura spațiu timp.
Cum măsoară oamenii de știință unde gravitaționale
În SUA, observatoarele LIGO stau la pământ în Livingston, Louisiana și Hanford, Washington. Clădirile seamănă cu un L de sus cu două aripi care se întind pe 2 1/2 mile în direcții perpendiculare, ancorate la esența de 90 de grade de către clădirile observatorului care adăpostesc un laser, separatorul de fascicule, detectorul de lumină și controlul cameră.
Cu oglinzile așezate la capătul fiecărei aripi, un fascicul laser - împărțit în două - accelerează fiecare braț pentru a lovi se oglindește la sfârșit și revine aproape instantaneu când nu detectează o undă gravitațională. Dar când o undă gravitațională trece prin observator fără efect asupra structurii fizice, aceasta distorsionează câmpul gravitațional și întinde țesătura spațiu-timp de-a lungul unuia brațul observatorului și îl strânge de cealaltă, provocând ca una dintre grinzile împărțite să se întoarcă la crux mai lent decât cealaltă, generând un semnal mic doar un detector de lumină poate măsura.
Ambele observatoare funcționează în același timp, deși undele gravitaționale lovesc ușor diferite ori și să ofere oamenilor de știință două puncte de date în spațiu pentru a triangula și a urmări înapoi la eveniment Locație.
Valurile gravitaționale ondulează continuumul spațiu-timp
Newton credea că atunci când o masă mare se mișcă în spațiu, tot câmpul gravitațional se mișcă instantaneu și afectează toate corpurile gravitaționale din univers. Dar teoria generală a relativității a lui Einstein a sugerat că acest lucru era fals. El a afirmat că nicio informație de la niciun eveniment din spațiu nu ar putea călători mai repede decât viteza luminii - energie și informații - inclusiv mișcarea corpurilor mari în spațiu. În schimb, teoria sa a sugerat că schimbările din câmpul gravitațional se vor mișca cu viteza luminii. Ca aruncarea unei stânci într-un iaz, când două găuri negre se îmbină, de exemplu, mișcarea lor și combinate masa scânteiește un eveniment care se desfășoară pe continuumul spațiu-timp, prelungind țesătura spațiu timp.
Valurile gravitaționale și efectele asupra Pământului
În momentul publicării, un total de patru evenimente în care două găuri negre fuzionează ca unul în locații diferite din Universul a oferit oamenilor de știință multiple oportunități de a măsura lumina și undele gravitaționale la observatoarele din jurul lume. Când cel puțin trei observatoare măsoară undele, apar două evenimente semnificative: în primul rând, oamenii de știință pot localiza mai precis sursa evenimentului în cerurile și, în al doilea rând, oamenii de știință pot observa modelele de distorsiune a spațiului cauzate de unde și le pot compara cu gravitaționalele cunoscute teorii. În timp ce aceste unde distorsionează țesătura spațiului-timp și a câmpurilor gravitaționale, ele trec prin materie fizică și structuri cu efect observabil puțin sau deloc.
Ce ne rezerva viitorul
Acest eveniment epic a avut loc la scurt timp de aniversarea a 100 de ani de la prezentarea lui Einstein a teoriei sale relativității generale la Academia Regală de Științe Prusiană la 25 noiembrie 1915. Când cercetătorii au măsurat atât undele gravitaționale, cât și undele luminoase în 2015, a deschis un nou domeniu de studiu care continuă să energizeze astrofizicienii, fizicienii cuantici, astronomii și alți oameni de știință cu necunoscutul său potențiale.
În trecut, de fiecare dată când oamenii de știință au descoperit o nouă bandă de frecvență în spectrul electromagnetic, de exemplu, ei și alții au descoperit și au creat noi tehnologii care includ astfel de dispozitive ca aparate cu raze X, aparate de radio și televiziune care difuzează din spectrul undelor radio, împreună cu walkie-talkie-uri, radiouri radio, în cele din urmă telefoane mobile și o serie de alte dispozitive. Ceea ce aduce spectrul de unde gravitaționale științei încă așteaptă descoperirea.
