Гравітаційні хвилі – нова сходинка у розумінні всесвіту 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Гравітаційні хвилі – нова сходинка у розумінні всесвіту



 

11 лютого 2016 року відбулася знакова подія в науковому світі. Н ауковці анонсували революційний прорив в астрономії - виявлення гравітаційних хвиль. Це ознаменувало появу нового способу спостереження за Всесвітом.

Гравітаційні хвилі – це коливання, що виникають при пришвидшенні будь-якого об'єкта і розходяться Всесвітом зі швидкістю світла, як кола на поверхні води після кинутого каменя. Правда, якщо хвилі на воді – це коливання молекул, то гравітаційні хвилі – це стиснення і розтягнення самого простору-часу. Утворюються гравітаційні хвилі при русі будь-яких масивних тіл зі змінним прискоренням. Найгучніші події у Всесвіті – зіткнення нейтронних зірок і злиття чорних дір – утворюють найпотужніші хвилі, одну з яких і було зафіксовано.

Як стверджують дослідники проекту LIGO (Лазерно-інтерферометричної гравітаційно-хвильової обсерваторії), вони навчилися вловлювати коливання простору-часу, використовуючи два ідентичні L-подібні гігантські детектори, які працюють в унісон і віддалені один від одного на 3000 км: один – у Лівінгстоні, штат Луїзіана, а другий – у Хенфорді, штат Вашингтон.

Подія, що породила цю гравітаційну хвилю, відбулася в далекій галактиці 1,3 мільярда років тому. Дві чорні діри почали зближуватися і обертатися по спіралі одна щодо одної. У результаті вони злилися в одну кулю, випустивши потік особливо потужних гравітаційних хвиль.

Ці хвилі досягли нашої планети 14 вересня 2015 року і струсонули Землю. Дослідники LIGO зафіксували цей сплеск о 5.51 на детекторі в Лівінгстоні і через сім мілісекунд – на детекторі в Хенфорді.

Майже п'ять місяців з моменту виявлення гравітаційної хвилі – до 11 лютого 2016 року – науковці тримали відкриття в таємниці, тестуючи і перевіряючи отриманий сигнал, зокрема за допомогою звичайних телескопів. У підсумковому дослідженні, підписаному 1004 авторами й опублікованому в журналі Physical Review Letters, команда LIGO повідомила, що ймовірність помилки мізерно мала (приблизно 0,00003%), і висловила надію, що незабаром зможе фіксувати по кілька гравітаційних хвиль на місяць.

Для проведення експерименту знадобилося $1,1 млрд і понад тридцять років роботи. У проекті LIGO були задіяні більш як 1000 науковців із 16 країн.

Складність виявлення гравітаційних хвиль така велика, що навіть Альберт Ейнштейн, який уперше описав їх 1916 року, висловлював сумніви в тому, що дослідники зможуть колись їх зафіксувати. Більше того, у 1930-х роках він поставив під питання власне відкриття, засумнівавшись у тому, що ці хвилі існують насправді.

1979 року Каліфорнійський та Массачусетський технологічні інститути запропонували спосіб виявлення гравітаційних хвиль, і Національний науковий фонд США погодився профінансувати експеримент. Ідея полягала у створенні детектора, який складається з двох 4-кілометрових тунелів, розташованих під кутом 90 градусів. Проходячи крізь детектор, гравітаційна хвиля деформує його так, що одна з труб подовжується, а друга – стає коротшою. Зафіксувати це явище дає змогу лазерний промінь, який рухається тунелями зі швидкістю світла і дуже точно вимірює їхні довжини кожен момент часу.

1999 року інститути приступили до будівництва двох детекторів LIGO і 2001 року ввели їх в експлуатацію. Проте після дев'яти років безуспішних спостережень науковці зрозуміли, що необхідно створити чутливішу систему, яку було ввімкнено у вересні 2015 року. Чутливість критично важлива, адже розтягування і стиснення простору-часу під впливом гравітаційних хвиль надзвичайно мале. Під впливом хвилі, яку вловила команда LIGO, галактика Чумацький шлях змінюється в діаметрі на ширину долоні, а 4-кілометровий тунель детектора LIGO – на чотири тисячні частки діаметра протона.

У січні детектори LIGO зупинили для чергового удосконалення, і вже найближчими місяцями їхня чутливість збільшиться втричі. Запуск третього наземного детектора VIRGO в Європі та четвертого LIGO в Індії дасть змогу точніше визначати напрямок, звідки саме прийшли хвилі. До 2030 року в космосі розгорнуть L-подібний детектор eLISA для відстеження гравітаційних хвиль. Він складатиметься з трьох супутників, які рухаються орбітою Сонця у формі трикутника зі сторонами в кілька мільйонів кілометрів.

До цього часу вся інформація про космос надходила від електромагнітних хвиль, таких як радіохвилі, видиме світло, інфрачервоне випромінювання, рентгенівські промені та гамма-промені. Оскільки такі хвилі на шляху крізь Всесвіт спотворюються, вони можуть розповісти тільки частину історії про народження і загибель зірок, еволюцію галактик і розширення Всесвіту з моменту його зародження в результаті Великого вибуху 13,8 мільярда років тому.

«Виявлення сигналів гравітаційних хвиль відкрило нову еру в астрономії, – стверджує Ніл Турок, директор канадського Інституту теоретичної фізики. – Радіохвилі дали нам знання про структуру Всесвіту, а гравітаційні хвилі дадуть змогу отримати абсолютно нові зображення космічних об'єктів, які не випромінюють світла, – темної матерії та чорних дір. Найбільш хвилююча перспектива полягає в тому, що ми зможемо побачити Великий вибух. Ранній Усесвіт був світлонепроникним, і електромагнітні хвилі не несуть інформації про перші 400 000 років після Великого вибуху. Але Всесвіт завжди був абсолютно прозорим для гравітаційних хвиль».

За словами науковців, сигнали гравітаційних хвиль допоможуть доповнити модель Всесвіту, розповівши про ті його об'єкти, які астрономи не могли побачити, і навіть не здогадувалися про їхнє існування. Зокрема, вони дадуть можливість астрономам підрахувати кількість чорних дір і нейтронних зірок, точніше визначити їхню масу і розташування.

Список використаних джерел

 

1.http://forbes.net.ua/ua/lifestyle/1410863-astronomiya-vidrostila-vuha-i-pidtverdila-teoriyu-ejnshtejna

2. http://moyaosvita.com.ua/fizuka/shho-take-gravitacijni-xvili

 


Банак Р.Д.,



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2017-02-10; просмотров: 169; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.238.87.31 (0.021 с.)