Füüsikamaailm on viimased nädalad olnud tormilises olukorras, kuna säutsude ja kuulujuttude põhjal võivad teadlased avastada kosmoseajas kaua otsitud laineid, mida nimetatakse gravitatsioonilaineteks. Ehkki osa sellest on spekulatsioon, võib mõne tõendusmaterjali põhjal järeldada, et Laserinterferomeetri gravitatsiooniliste lainete vaatluskeskuse (LIGO) teadlased võisid nende lainete kohta leida esimesi otseseid tõendeid, kuna Albert Einstein pakkus nende olemasolu sajand tagasi oma üldteoorias välja relatiivsusteooria.
Seotud sisu
- Gravitatsioonilised lained löövad kaks korda
- Pärast sajandi otsimist tuvastasime lõpuks gravitatsioonilised lained
- Seitse lihtsat viisi, kuidas me teame, et Einsteinil oli õigus (praegu)
- Apollo-Era andmed aitavad teadlastel otsida gravitatsioonilisi laineid
Siin on viis asja, mida peaks gravitatsioonilainete kohta teadma, et tulevaks teadaandeks valmistuda.
Mis need on?
Kui mõelda universumist kui laiast ookeanist, siis on gravitatsioonilained nagu väntsud, mis tekivad, kui objekt pinnale kukub. Einsteini teooria kohaselt algavad kosmose massiivsete objektide, näiteks neutrontähtede ja mustade aukude kiirenduse muutused, need kiirgavad kortsud läbi aegruumi kanga - kokkupõrgete kõige dramaatilisem mõju, kirjutab Joshua Sokol New Scientistile .
Miks nad on nii suured asjad?
Gravitatsioonilised lained toetaksid mitte ainult relatiivsustegevust, vaid aitaksid teadlastel uurida ka kosmose salapäraseid nähtusi. Astronoomid skaneerivad praegu taevasid elektromagnetilise spektri abil, mis paljastab erinevat tüüpi objekte sõltuvalt lainepikkusest. Gravitatsioonilained oleksid „kõige otsesem viis tumeda universumi suure osa uurimiseks”, ütles LISA Pathfinderi teadlane Bill Weber Gizmodole . Lained läbivad muidu raskesti märgatavaid kehasid, pakkudes pilku salapärastesse vormidesse, mis sarnaneksid nende nägemisega täiesti uuel lainepikkusel.
Ehkki need on vaevalised, on need lainetused kesksed ka paljudes teooriates universumi varaseima alguse kohta. Arvutused näitavad, et universum läbis kiire paisumise perioodi sekundites pärast Suurt Pauku. Sellel kiirel inflatsiooniperioodil tekkinud gravitatsioonilained oleksid keerdunud läbi kosmilise mikrolaine fooni, mis on kõige varasem universumit läbistav kiirgus. Lainelised jäljed jätaksid sõrmejäljele sarnase jälje, mille oleks võimalik jälgida juba olemasolu algusest peale. LIGO on loodud kosmiliselt öeldes uuemate lainete tuvastamiseks, kuid nende olemasolu tõestamine oleks suur samm.
Kuidas teadlased neid otsivad?
Enamik gravitatsiooniliste lainedetektorite tööd üritab märgata teadaoleva suurusega eraldatud objektide vahelistes kaugustes minutilisi muutusi, vahendab Maddie Stone Gizmodo jaoks. Idee on see, et Maad läbiv laine kortsutab ruumi-aega viisil, mis seda kaugust muudab.
Kogu maailmas on käimas mitu eksperimenti, milles igaüks katsetab erinevaid tehnikaid. Näiteks LIGO-l on kaks detektorit, mis asuvad teineteisest peaaegu 2000 miili kaugusel ja see koondab andmeid kogu maailma 75 vaatluskeskusest, et avastada ja trianguleerida Maad läbivate gravitatsioonilainete võimalikud signaalid. Teised teadlased on teinud ettepaneku kasutada ajalise moonutuse tuvastamiseks ülitundlikke aatomkellasid. Euroopa Kosmoseagentuur käivitas hiljuti satelliidi, mis testib tehnoloogiat, mis võiks aidata teadlastel leida uusi võimalusi kosmose minisükliliste kõikumiste mõõtmiseks.
Miks on neid nii raske tuvastada?
Kui viskate kivi veekogusse, muutuvad kortsud väiksemaks, mida kaugemale nad epitsentrist liiguvad. Gravitatsioonilained järgivad sama põhimõtet. Kosmos on tohutu ja teadlaste arvates on paljud gravitatsioonilainete allikad kehad, mis hõljuvad universumi servades, mis tähendab, et kõik signaalid, mis Maale jõuavad, oleksid äärmiselt nõrgad ja raskesti eraldatavad. Enamik vaatluskeskusi, mis otsivad gravitatsioonilisi laineid, peavad kammitsema aegruumi kanga minimaalseid moonutusi - näiteks LIGO detektorid saavad mõõta niheid, mis on vähemalt kümme tuhat tuhat prootoni läbimõõtu, kirjutab Sokol.
Oota, miks see kõlab tuttavalt?
See pole esimene kord, kui teadlased on teatanud gravitatsioonilainete avastamisest. 2014. aastal lõunapooluse lähedal asuva vaatluskeskusega BICEP2 töötavad astronoomid ütlesid, et nad on leidnud tõendeid gravitatsioonilainete tekkeks universumi koidikust. Kuid see osutus valehäireks, mille põhjustas kosmiline tolm. LIGO-l on ka varem olnud oma valepositiivseid külgi. 2010. aastal, enne kui observatooriumi praegust tundlikkust muudeti, tuvastasid teadlased, mis nende arvates võis olla gravitatsioonilaine tõenduseks, kuid hiljem taipasid nad, et see oli lihtsalt signaal, mille nende endi teadlased panid proovile, kas nad suudavad vahet teha võltssignaalil ja päris asi.
Ehkki me ei tea LIGO-s kuni neljapäevani toimunut kindlalt, on observatooriumi avalikes logides tõendusmaterjal, mis viitab sellele, et seekord võivad nad tõesti millessegi jõuda. Alates praeguse eksperimendi algusest eelmise aasta septembris näitavad logid, et LIGO teadlased on jälginud vähemalt kolme juhtme asetust taeva eri osades, vahendab Sokol. See võib olla järjekordne valehäire, kuid praegu ootavad füüsikud, astronoomid ja kosmosehuvilised suureneva põnevusega.
