We are searching data for your request:
Upon completion, a link will appear to access the found materials.
As GW's naby die snelheid van die lig voortplant, hoe het die Aarde (en sy samestellende elemente) miljarde jare voordat die GW hier aangekom het (of lig van verre sterre ter wille van die saak) op hul huidige plek gekom?
Kom ons kyk na GW150914, die eerste swaartekraggolfgebeurtenis wat direk opgespoor is. Die bron was 'n binêre swart gat, met 'n berekende helderheidsafstand van $ 410 ^ {+ 160} _ {- 180} text {Mpc} $ - ongeveer 1,3 miljard ligjare, gee of neem. Dit beteken dat die sein ongeveer 1,3 miljard jaar gelede geproduseer is. Die stelsel self is natuurlik baie ouer; die stamvadersterre het ongeveer tien miljard jaar voor die samesmelting gevorm.
Die aarde het eers ongeveer 4,5 miljard jaar gelede op die toneel gekom. Op daardie stadium moes die binêre swart gate nog saamsmelt; die stelsel het swaartekraggolwe opgelewer, maar niks so sterk soos dié wat deur LIGO opgespoor is nie. Die swaartekraggolwe wat ons bespeur het, is 3 miljard jaar opgelewer na die aarde is gevorm - en dit het hulle nog 1,3 miljard geneem om die aarde te bereik!
Die punt is dat die sein wat LIGO bespeur is, geskep is nadat die Aarde gevorm is, en ver weg geskep is. Hulle het nie op dieselfde tyd as die aarde begin nie.
Die aarde het nie hier voor GW's gekom nie. GW's bestaan al sedert die vroeë heelal. Ons het onlangs die tegnologie ontwikkel om die groot swaartekraggolwe op te spoor wat verband hou met baie massiewe ontwrigtings in die weefsel van die ruimtetyd.
Ons weet ook dat ons son nie 'n ster van die 1ste generasie is nie, en dat die grootste deel van die saak wat ons son en planete gebruik het, afkomstig is van 'n baie vroeëre super-nova-ontploffing.
Swaartekraggolwe het die Nobelprys vir Fisika gewen - hier & # x27s
Drie Amerikaanse natuurkundiges is vereer omdat hulle swaartekraggolwe gevind het, maar waarom is hierdie plooie in ruimtetyd so 'n groot saak?
Gravitasiegolwe: wat u moet weet
Op 3 Oktober het die Koninklike Sweedse Akademie van Wetenskappe die fisici Rainer Weiss, Kip Thorne en Barry Barish die Nobelprys vir fisika toegeken vir die opsporing van swaartekraggolwe — plooie in ruimtetyd meer as 'n eeu gelede voorspel deur Einstein se teorie van algemene relatiwiteit, maar wat tot 2015 hardkoppig ontwykend was.
Te oordeel aan die fanfare wat die aankondiging van die eerste opsporing in 2016 omring het, is dit miskien die minste verrassende Nobelprys vir Nobelkunde sedert 2013, toe fisici François Englert en Peter Higgs gewen het vir die teoretisering van die Higgs-boson.
"Sowat 40 jaar lank het mense hieraan gedink, probeer om opsporing te doen, soms in die vroeë dae, en dan kry hulle die tegnologie stadig maar seker bymekaar om dit te kan doen," het Weiss gesê. "Dit is baie, baie opwindend dat dit uiteindelik uitgewerk het dat ons dinge eintlik opspoor, en deur swaartekraggolwe die kennis toevoeg van wat in die heelal aangaan."
Weiss, van MIT, en Thorne en Barish van Caltech het 'n instrumentele rol gespeel om een van die mees ambisieuse (en duurste) eksperimente van die afgelope paar dekades tot uitvoer te bring: The Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory. In September 2015 het LIGO se twee uitgestrekte melders die sagte gekwetter gehoor wat veroorsaak is deur twee swart gate wat meer as 'n miljard jaar gelede gebots het.
Die krag van daardie botsing het die weefsel van ruimtetyd geknip, en daarin rimpels veroorsaak, wat meer as 'n miljard jaar geneem het om die afstande tussen twee stelle spieëls in elk van LIGO se detektore byna onmerkbaar te verander.
"Die prys van vanjaar handel oor 'n ontdekking wat die wêreld geskud het," sê Göran Hanssen, die sekretaris-generaal van die Sweedse Akademie. Die Nobel-stigting het die helfte van die miljoen dollar-prys aan Weiss toegeken, en die ander helfte aan Barish en Thorne, "vir besliste bydraes tot die LIGO-detector en die waarneming van swaartekraggolwe."
Hier is 'n kort onderlaag oor hierdie kosmiese rimpelings.
Verken elke gravitasiegolfgebeurtenis wat tot dusver opgespoor is
Swaartekraggolwe, wat geproduseer word as bekke soos swart gate en neutronsterre na binne draai en saamsmelt, is 50 keer opgemerk (elke gebeurtenis word met 'n groot sirkel hierbo voorgestel).
Nadieh Bremer /
VisualCinnamon.com
Deel dit:
21 Januarie 2021 om 06:00
Dwarsdeur die heelal maak gewelddadige botsings van kosmiese diere soos swart gate die weefsel van die ruimtetyd vas en skep rimpels wat gravitasiegolwe genoem word. Vir die grootste deel van die geskiedenis was mense onbewus van daardie hemelse gedreun. Vandag het ons tellings daarvan opgespoor.
Die eerste het in 2015 plaasgevind, toe wetenskaplikes met die Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, of LIGO, swaartekraggolwe raakgesien het deur die samesmelting van twee swart gate. Daardie gebeurtenis het die bene van die kosmos gerammel en die onderliggende struktuur van ruimte en tyd geskud. Die opsporing het ook die sterrekunde aangewakker, wat 'n nuwe manier bied om die heelal waar te neem en 'n voorspelling van Albert Einstein se algemene relatiwiteitsteorie bevestig (SN: 2/11/16).
Maar soos 'n eensame rimpel in 'n uitgestrekte see, kan 'n enkele opsporing wetenskaplikes net soveel vertel. Nou het LIGO en sy vennootwaarnemingsentrum Advanced Virgo 50 stelle swaartekraggolwe versamel. Die meeste van hierdie rimpelinge in die ruimtetyd was die gevolg van twee swart gate wat na binne draai voordat dit bots. Sommige het ontstaan uit botsings van digte sterlyke wat neutronsterre genoem word. Twee botsings betrek hemelliggame wat nie met selfvertroue geïdentifiseer kan word nie, wat daarop dui dat wetenskaplikes die eerste samesmelting van 'n neutronster met 'n swart gat opgemerk het (SN: 23/06/20).
Elke gravitasiegolfgebeurtenis wat tot op hede opgespoor is, in een grafiek
Wetenskaplikes het 50 botsings van massiewe voorwerpe in die ruimte opgemerk. Verken die besonderhede van hierdie smashups hieronder.
Hierdie interaktiewe illustrasie word die beste gesien in die nuutste weergawes van alle groot webblaaiers.
Hoe verder 'n botsing van die aarde af is, hoe langer neem dit die swaartekraggolwe om aan te kom. Sommige rimpels is waargeneem toe die heelal net ongeveer die helfte van sy huidige ouderdom van 13,8 miljard jaar was. Die minder massiewe samesmeltings in die versameling het gewoonlik plaasgevind in die onlangse verlede dat hulle nader aan die aarde is. Dit is omdat dit vir LIGO en Maagd moeiliker is om te sien.
Sommige van die 50 botsings het verrassend groot swart gate agtergelaat, insluitend die grootste samesmelting wat die eerste definitiewe voorbeeld van 'n klas mediumgrootte swart gate geskep het (SN: 2/9/20). Die data het ook aan die lig gebring dat sommige swart gate vinnig draai voordat dit saamsmelt, en dat samesmeltings tussen voorwerpe met baie verskillende massas kan plaasvind (SN: 20/20/20). Hierdie inligting kan wetenskaplikes help om te verstaan hoe pare swart gate vorm.
Met soveel data is daar baie vrae om te ondersoek. Stelle gravitasiegolwe is selfs omskep in analoog klankgolwe, wat 'n gehoorwaardige waardering van hierdie raaiselagtige gebeure moontlik maak.
Toekomstige opsporings sal die wrede bewegings van hierdie geheimsinnige voorwerpe verder belig. Welkom by 'n nuwe era van sterrekunde waarin swart gate en neutronsterre hul geheime gereeld aan die aarde meedeel.
Vertel ons wat u van hierdie interaktiewe illustrasie dink in 'n kort opname.
Vrae of opmerkings oor hierdie artikel? Stuur 'n e-pos aan ons na [email protected]
'N Weergawe van hierdie artikel verskyn in die uitgawe van 30 Januarie 2021 Wetenskapnuus.
Sterrekundiges hoor miskien die gefluister van miljarde swart gate wat oor die heelal saamsmelt
Was u al ooit in 'n luide, druk kamer (onthou u dit?) En het u gedink dat u 'n bekende stem of u naam hoor roep? Iets net hard genoeg om u ore op te pas, maar nie so hard dat u seker kan wees dat u dit gehoor het nie?
'N Internasionale span sterrekundiges is tans in dieselfde situasie. Behalwe dat die oorvol kamer die heelal is, is die mense daarin kolossale swart gate wat mekaar opeet, die stemme is golwe wat die ruimtetyd saamdruk, en in plaas van ore gebruik sterrekundiges 'n paar dosyn pulse wat mal oor die sterrestelsel draai.
Reg. Kom ons gee 'n stap terug.
'N Groot sukses ('n mens kan selfs sê' massiewe ') sukses van Einstein se teorie van algemene relatiwiteit is die bevestigde voorspelling dat wanneer 'n massa versnel, dit rimpels in die ruimtetyd skep. Dit word genoem swaartekraggolwe.
Dit is sterker omdat baie massiewe voorwerpe vinnig versnel word, dus die sterkste bron waarvan ons weet is wanneer 'n paar wentelende swart gate saamsmelt. Hulle is baie massief, en net voordat hulle saamsmelt, beweeg hulle amper met die ligspoed om mekaar. Die energie wat hulle uitstraal in swaartekraggolwe as hulle saamsmelt, is belaglik, wat die gesamentlike energie wat al die sterre in die sterrestelsel uitstraal verdwerg! Maar teen die tyd dat hierdie golwe ons bereik, is dit so swak dat dit verskriklik baie moeite verg om dit op te spoor.
Kunswerke wat 'n binêre swartgatstelsel uitbeeld, die voorloper van 'n samesmelting. Krediet: Mark Myers, ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav).
LIGO is sensitief vir die swaartekraggolwe wat net enkele oomblikke tevore uitgestraal word, en aangesien die twee swart gate saamsmelt, het die golwe redelik hoë frekwensie, in tientalle tot honderde Hertz - 'n golf met 'n frekwensie van een Hertz (Hz) beteken dat een golf verby gaan jy per sekonde, twee Hz is twee per sekonde, ensovoorts.
Aangesien die swart gate mekaar oor miljoene of selfs miljarde jare nader, stuur hulle steeds swaartekraggolwe uit, maar teen baie laer krag en baie veel laer frekwensie. Aangesien supermassiewe swart gate (baie massiewe in die middel van sterrestelsels) elke paar minute êrens in die heelal saamsmelt, beteken dit dat daar baie biljoene van hulle is wat nog steeds nader kom, wat swaartekraggolwe met 'n baie lae frekwensie uitstoot, so laag as 'n paar nanoHertz - wat beteken dat een golf elke keer by jou verby gaan dekade of twee.
So ja, lae frekwensie. En daar is miljarde van hulle wat uit die lug in alle rigtings kom, van al die swart gate oral in die ruimte, wat beteken dat hulle almal 'n agtergrond van hierdie golwe wat soos die stemme in 'n druk kamer op aarde aankom. LIGO bespeur hulle nie omdat dit te laag is nie, maar daar is 'n ander manier om hulle te "hoor".
Kunswerke wat die magnetiese veld rondom 'n neutronster uitbeeld. Krediet: Casey Reed / Penn State University
Hulle het intense magnetiese velde, en dit kan soms veroorsaak dat hulle baie kragtige tweelingstrale van hulle af uitstraal. Neutronsterre draai ook baie vinnig, so hierdie balke vee oor die ruimte soos die balke van 'n vuurtoring af. Van die Aarde af sien ons hulle pols van radio-energie wanneer hierdie strale oor ons beweeg, en ons noem hierdie soort neutronsterre pulse.
Sommige draai baie vinnig, honderde kere per sekonde word dit millisekondepulsars genoem, en omdat hulle so dig is, is dit baie stabiel. Ons sien hierdie stukkies energie met baie afsonderlike tydsintervalle, wat pulsars ongelooflik akkurate horlosies maak.
Diagram wat die Aarde se posisie voorstel ten opsigte van polsare wat verander as gevolg van swaartekraggolwe van swart gate regoor die Heelal. Krediet: NANOGrav / T. Klein
Dit is die baie lekker deel: as 'n swaartekraggolf deur die aarde beweeg, druk dit die ruimte letterlik saam en vergroot dit en die aarde self. Die effek is so klein dat u dit nooit sal voel nie, en selfs LIGO kan dit skaars opspoor. maar dan is die werklike strekking so klein dat die aarde selfs op die skaal van ons hele planeet net die grootte verander deur die deursnee van 'n atoom. Dit is buitengewoon klein effekte.
Maar millisekonde pulse is buitengewoon akkurate horlosies. As u een met 'n radioteleskoop waarneem wanneer 'n swaartekraggolf deur die planeet gaan, verander dit die afstand tussen die radioteleskoop en die pulsar, wat weer hul relatiewe afstand verander. Weereens is die effek baie klein, en dit is byna onmoontlik om dit in 'n enkele pols te sien.
Maar as u baie polsare het om na te kyk en dit dekades lank dop te hou, dit is moontlik om die agtergrond nanoHertz neurie van supermassiewe swart gate regoor die heelal op te spoor terwyl hulle na mekaar toe draai.
Man, dit was 'n gawe sin om te skryf.
Kunswerke wat twee swart gate uitbeeld wat om mekaar wentel. Let daarop dat die draai nie in lyn is nie. Krediet: LIGO / Caltech / MIT / Sonoma State (Aurore Simonnet)
Dit is in elk geval wat die Noord-Amerikaanse NanoHertz-sterrewag vir swaartekraggolwe (of NANOGrav) doen. Hulle neem al 12,5 jaar 47 millisekonde pulse waar in die hoop om die sein te vind. Hulle is besonder oor die data - die pulsars moet byvoorbeeld baie stabiel wees, en hulle moet minstens drie jaar data van elkeen kry - maar 45 van die 47 pas by die rekening.
En kyk, hulle het 'n sein in hul data gevind wat hulle nog nie kan verduidelik nie. Hulle het allerlei moontlike bronne verreken, insluitend foute in hul waarnemings, die ingewikkelde bewegings van die Aarde as dit om die Son wentel (en weer die gevolge van die ander planete wat om die Son wentel), en meer.
Die ding is dat dit nie is nie nogal goed genoeg om te beweer dat dit van al die monster swart gate is wat mekaar regoor die kosmos vreet. Dit het 'n paar van die regte eienskappe, maar hulle het dit nie goed genoeg opgespoor om 'n paar subtiele aspekte te vind wat die oorsprong daarvan sal vaspeel nie. Om dit te doen, benodig hulle meer pulsars en meer tyd gegewe die frekwensie wat hulle waarneem, is 'n langer tydbasis belangrik.
Tog is dit nogal opwindend. Dit wys dat hulle op die regte pad is, en dit gevind het iets, selfs al kan hulle nie heeltemal seker wees wat dit is nie.
Dit is nie. Krediet: Phil Plait
Hulle gebruik die groot Green Bank-teleskoop in Wes-Virginia en die Arecibo-skottel in Puerto Rico vir hul waarnemings, en die onlangse verlies aan die Arecibo-sterrewag is 'n groot slag. Alhoewel daar 'n mate van beweging in die heropbou van die sterrewag is, sal dit 'n rukkie duur, en hulle soek intussen meer medewerkers en meer teleskope.
Ek hoop dat hierdie nuwe aankondiging hulle help om die nodige ondersteuning te vind. Dit is verbysterend om daaraan te dink om hierdie brom op te spoor, die sagte buzz van die ruimtetyd wat vibreer as hierdie ongelooflike voorwerpe mekaar nader, op pad na 'n samesmeltingsgebeurtenis wat so kolossaal is dat dit soveel energie kan uitstraal as al die sterre in die heelal saam, maar tog heeltemal onsigbaar is jy kyk na die uitwerking daarvan op ander superdigte voorwerpe wat oor die sterrestelsel versprei is.
Gravitasiegolwe: 'n nuwe soort sterrekunde
Die eerste keer dat fisici aangekondig het dat die Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) swaartekraggolwe opgespoor het, was dit op 14 September 2015 nuus. Die ontdekking het saamgeval met die 100-jarige herdenking van Einstein se teorie van algemene relatiwiteit, wat die bestaan van swaartekraggolwe voorspel het.
Verlede week se aankondiging dat LIGO 'n tweede ronde swaartekraggolwe opgespoor het, het bewys dat die eerste sein nie 'n gelukskoot was nie. Die geweldige poging van duisende natuurkundiges, ingenieurs en rekenaarwetenskaplikes om LIGO te ontwerp, te bou en in stand te hou en die resultate daarvan te ontleed, het vrugte afgewerp. Die detector is lewendig en werk goed - hy ontdek seine van die gewelddadigste gebeure in ons heelal.
Maar in die nabye toekoms sal die opsporing van swaartekraggolwe nie meer opslae maak nie. Besigtiging sal meer voorkom, aangesien LIGO opgegradeer word om selfs meer sensitief te word. Die reeks seine wat dit in die heelal kan "hoor", sal uitgebrei word - van die groot harde ineenstortings van supermassiewe swart gate tot klein fluisterings van supernova-bars.
"Teen die einde van die dekade sal ons waarskynlik minstens een gravitasiegolfgebeurtenis per maand kan opspoor," het Ken Strain, professor in fisika aan die Universiteit van Glasgow, wat betrokke was by die opgradering van LIGO, gesê. Die Register.
Aanvanklik kon LIGO geen swaartekraggolwe vind nie. Die verklikkers was nie sensitief genoeg om hulle deur die aarde te vang nie, en meer as $ 600 miljoen is bestee om LIGO op te gradeer na Advanced LIGO. Die opgradering het vrugte afgewerp, en wetenskaplikes was opgewonde en verlig om uiteindelik aan te kondig dat hulle daarin geslaag het om die eerste blik op 'n swaartekraggolf in aksie te kry.
Hoe Advanced LIGO werk
Die detektor bestaan uit 'n laser, 'n interferometer en spieëls. Die laser word in 'n interferometer geskyn wat die laserlig in twee rigtings verdeel. Aan weerskante is 'n spieël wat die ligstrale weerkaats sodat dit weer saamkom en na die detektor beweeg - wat meet hoeveel die een sein agterbly.
Aanvanklik is die spieëls by LIGO aan staaldrade hang. Om die risiko uit te skakel dat ander bronne soos klankgolwe die spieëlslingers versteur, moet al die lug uitgesuig word om 'n ultrahoë vakuum te skep. Daar is egter steeds kamertemperature in die atome van die staaldrade wat die spieëls draf en die lig versteur, verduidelik professor Strain, wat betrokke was by die verbetering van die slingerspieëls vir Advanced LIGO.
Strain is deel van 'n groter span aan die Universiteit van Glasgow, wat saam met ander Skotse universiteite £ 8 miljoen van die Wetenskap- en Tegnologiese Fasiliteitsraad (een van Europa se grootste multidissiplinêre navorsingsorganisasies) toegeken het om verbeterings aan die LIGO te ontwerp en te bou. detector. LIGO is 'n groot samewerkingsprojek en ander lande het bygedra tot die opgradering van ander komponente in die detector.
Die nuwe skorsingstelsel hang vier spieëls van 40 kg - gemaak van ultrapure gesmelte silika-glas en 'n half miljoen dollar elk werd - met drade van supersterke glasvesels wat net 0,4 mm dik is. Die glasvesels hou die spieëls bestendiger, omdat dit minder vatbaar is vir termiese vibrasies, wat wetenskaplikes toelaat om die kleinste wankels op te spoor wat veroorsaak word deur swaartekraggolwe.
Oor lang afstande daal die amplitude van die swaartekraggolwe en teen die tyd dat dit die aarde bereik, is die sein klein. Die tweede paar botsende swart gate produseer minder energie as die eerste, en die gravitasiegolwe wat beweeg, het die spieëls net 0,7 van 'n duisendste van 'n femtimeter (10 ^ -15m) beweeg - kleiner as 'n proton.
Die detector sal net sensitiewer word, sê Strain. "Die laserkrag werk net tot 'n derde van sy vermoë." Oor drie jaar sal die krag tot 200W verlaag word, wat LIGO in staat stel om swaartekraggolwe van groter afstande op te spoor.
'N Nuwe era vir sterrekunde
LIGO lui 'n nuwe soort sterrekunde in. Alhoewel die energie wat vrygestel is van albei pare botsende swart gate groter was as al die energie wat elke ster in die waarneembare heelal uitstraal, sou dit onsigbaar gebly het as dit nie vir LIGO was nie.
Gravitasiegolfsterrekunde stel wetenskaplikes in staat om die heelal op 'n nuwe manier waar te neem. Meer eksotiese voorwerpe wat in die donker dieptes van die heelal weggesteek is, sal nou aan die lig kom, wat nuwe antwoorde bied op vrae wat voorheen onmoontlik was. Hoe stort sterre in swart gate in? Wat gebeur in 'n swart gat? Wat laat supernovas ontplof?
"LIGO het getoon dat swaartekraggolwe bestaan en dit uitvoerbaar maak om die grootte van voorwerpe wat ons wil vind op te skaal," sê dr Francesco Shankar, 'n dosent aan die Skool vir Fisika en Sterrekunde aan die Universiteit van Southampton in Engeland.
"Ons stel belang in die regte monsters - die supermassiewe swart gate wat miljoene of selfs miljarde sonmassas in die middel van sterrestelsels is."
LIGO het die eerste stap gelewer in die bou van die tegnologie wat benodig word vir die Evolved Laser Interferometer Space Antenna (eLISA) ruimtetuig - die eerste swaartekraggolfobservatorium in die ruimte. Die huidige LISA-padvinder fluit in die ruimte en toets die tegnologieë wat nodig is vir die lansering van eLISA in 2034.
Shankar hoop dat eLISA die geheime sal ontdek oor hoe swartgate en sterrestelsels ontwikkel. Deur dit te bestudeer, kan wetenskaplikes selfs 'n beter idee kry van hoe donker materie optree. Daar word vermoed dat alle sterrestelsels in die middel van gate in donker materie ontwikkel.
"As ons die oorsprong en afstande van supermassiewe swart gate kan naspeur, kan ons meer inligting kry oor hoe die heelal uitbrei. Dit sal 'n nuwe manier wees om donker materie en donker energie te verstaan," sê Shankar.
'N Hele netwerk swaartekraggolfverklikkers
Daar is tans drie swaartekraggolfverklikkers: twee in Amerika en een in Italië. Nog twee is op pad. Op die dag waarop die ontdekking van swaartekraggolwe aangekondig is, het Narendra Modi, premier van Indië, getwiet dat hy trots is op Indië se deelname aan LIGO en belowe dat Indië in die toekoms 'n nog groter rol sal speel, omdat hy sy eie bouwerk sal bou. gravitasiegolfdetektor.
Hoop om vorentoe te beweeg om 'n groter bydrae te lewer met 'n gevorderde swaartekraggolfdetektor in die land.
- Narendra Modi (@narendramodi) 11 Februarie 2016
Japan neem ook deel en is tans besig om die Kamioka Gravitational Wave Detector (KAGRA) te bou, wat na verwagting in 2018 gereed sal wees. KAGRA sal selfs meer sensitief wees as Advanced LIGO, aangesien dit enige termiese vibrasies onderdruk deur die weerspieël dit tot kriogeniese temperature. Dit moet sensitief genoeg wees om die samesmelting van binêre sterre en die helderste supernovae-ontploffings op te spoor.
Om vyf detektors in plek te hê, beteken ook dat die ligging van die bron agter die swaartekraggolwe akkurater kan word.
Wetenskaplikes het 'n memorandum onderteken om te verseker dat alle data gedeel word en dat prestasies aan alle wetenskaplikes toegeskryf word. Samewerking is noodsaaklik in die wetenskap - met meer akkurate detektors in plek en 'n groeiende span internasionale wetenskaplikes wat by die LIGO Scientific Collaboration aansluit, beloof die nuwe tak van sterrekunde opwindend en vrugbaar te wees. ®
Dit is waarskynlik niks: swaartekraggolf bars naby Betelgeuse opgespoor
Die Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) en Maagd-verklikkers het hierdie week 'n & # 8220burst & # 8221 van swaartekraggolwe aangeteken vanuit 'n lugruim naby die rooi reusagtige Betelgeuse. Hierdie onvoorsiene uitbarsting is voorlopig S200114f genoem. Dit lei tot 'n paar interessante geselsies op Twitter omdat Betelgeuse die afgelope paar weke 'n ongewone verduistering ondergaan het, en sommige astronomie-entoesiaste het gewonder of dit op die punt staan om te ontplof. Betelgeuse het nie ontplof nie. Dit & daar is nog steeds. Tog kan 'n supernova-ontploffing van Betelgeuse gekoppel word aan 'n swaartekraggolf. Soos Jackson Ryan gisteraand (14 Januarie 2020) op CNET verduidelik het:
Die swaartekraggolwe wat ons tot dusver opgespoor het, hou gewoonlik verband met ekstreme kosmiese gebeure, soos twee swart gate wat bots of neutronsterre wat uiteindelik saamsmelt nadat hulle in 'n doodspiraal vasgevang is. Burst gravitasiegolwe is nog nie voorheen opgespoor nie en wetenskaplikes vermoed dat dit gekoppel kan wees aan verskynsels soos supernova- of gammastraalbarstings, wat 'n klein & # 8216pop & # 8217; s produseer wanneer dit deur die sterrewagte opgespoor word.
Sterrekundige Andy Howell aan die Las Cumbres-sterrewag lei 'n groep wat supernovas en donker energie bestudeer. Hy het gisteraand 'n paar besonder informatiewe twiets oor Betelgeuse geplaas.
TFW loop jy buitentoe om te kyk of Betelgeuse nog daar is (ek het dit net gedoen). https://t.co/uJuUMBJsSe
& mdash Andy Howell (@d_a_howell) 14 Januarie 2020
Dit is nie Betelgeuse wat opblaas nie, want:
& # 8211 Dit is buite die GW-lokaliseringsstreek.
& # 8211 Die uitbarsting is miskien nie eens werklik nie.
& # 8211 Die uitbarsting was waarskynlik te kort.
& # 8211 Geen neutrino's is opgespoor nie
& # 8211 Betelgeuse se verduistering word goed verduidelik.
Ek loop buitentoe om te kyk = koop 'n lotto& mdash Andy Howell (@d_a_howell) 14 Januarie 2020
Soos Andy in een van die tweets hierbo gesê het, vind swaartekraggolfopspoorders soms vals positiewe probleme op, ongeveer een keer elke 25 jaar. Dit is dus iets om in gedagte te hou.
Die belangrikste ding om in gedagte te hou, is dat Betelgeuse nie ontplof het nie. Skattings dui daarop dat dit nie in ons leeftyd sal ontplof nie & # 8230 waarskynlik.
Wat hier so wonderlik is, is die manier waarop sterrekundiges en sommige van die Aarde se nuuskierigste mense gereageer het en hul aandag en hul teleskope in die rigting van Betelgeuse en na die hemelruim waaruit die swaartekraggolwe blykbaar ontstaan het, gevestig het. . Wat gaan aan? Die uitspraak is nog nie in nie. Waarskynlik niks. Tog het baie op Twitter gisteraand gepraat van buitentoe gaan om na Betelgeuse te kyk. Hul entoesiasme en opgewondenheid is aansteeklik!
Goed, ek weet * dit is niks, maar LIGO het net 'n swaartekraggolf uit 'n lugruim naby Betelgeuse ontdek.
* Skoen vasmaak om buite te gaan *: ouens, ek weet dit is niks.
* gryp verkykers *: ouens dit is niks
* 'n sweatshirt aanbring vir 'n all-nighter *: dit is niks
& mdash Alex Martin ?? (@SidewalkSciGuy) 15 Januarie 2020
Kyk op EarthSky Community Photos. | Brian Ottum het hierdie direkte vergelyking van Betelgeuse 'n paar jaar gelede en Betelgeuse die afgelope paar weke vriendelik verskaf. U kan sien dat die ster merkbaar verdof het. Brian het geskryf: & # 8220Links is Februarie, 2016. Regs is 31 Desember 2019. Let daarop dat die helderheid / voorkoms van alle agtergrondsterre identies links versus regs is, maar Betelgeuse is beslis flouer aan die regterkant. & # 8221 Dankie, Brian !
Kortom: die LIGO- en Maagdedetektors het hierdie week 'n & # 8220barst & # 8221 van gravitasiegolwe aangeteken, vanuit 'n lugruim naby die rooi superreus Betelgeuse, wat onlangs 'n geheimsinnige verduistering ondergaan het. Hmmmmmm.
Einstein se swaartekraggolwe is uiteindelik gevind
LIGO 'hoor' ruimte-tyd rimpelings wat veroorsaak word deur swartgatbotsing.
Honderd jaar nadat Albert Einstein die bestaan van swaartekraggolwe voorspel het, het wetenskaplikes hierdie ontwykende rimpels uiteindelik in ruimtetyd raakgesien.
In 'n baie verwagte aankondiging het natuurkundiges met die Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) op 11 Februarie onthul dat hul tweelingverklikkers die 'swaartekrag' gehoor het wat veroorsaak is deur die botsing van twee swart gate van ongeveer 400 megaparsek (1,3 miljard lig-) jaar) vanaf die aarde 1,2.
“Dames en here, ons het swaartekraggolwe bespeur, ”het David Reitze, die uitvoerende direkteur van die LIGO-laboratorium, op 'n perskonferensie in Washington gesê. "Ons het dit gedoen!"
Die een swart gat was ongeveer 36 keer die massa van die son, en die ander ongeveer 29 sonmassas. Terwyl hulle onverbiddelik in mekaar gedraai het, het hulle in ruimtetyd saamgevoeg tot 'n enkele, massiewer swaartekrag wat 62 sonmassas geweeg het, skat die LIGO-span.
“Hierdie wonderlike waarnemings is die bevestiging van baie teoretiese werk, waaronder Einstein se algemene relatiwiteitsteorie, wat gravitasiegolwe voorspel, ”sê die fisikus Stephen Hawking van die Universiteit van Cambridge, UK. Hawking het opgemerk dat Einstein self nooit in swart gate geglo het nie.
Dit is die eerste samesmelting van swart gate wat wetenskaplikes waarneem. Die gewelddadige gebeurtenis het tydelik meer energie uitgestraal - in die vorm van swaartekraggolwe - as al die sterre in die waarneembare heelal in dieselfde tyd as lig uitgestraal het.
As dit as 'n hoorbare geluid gespeel word, maak die golwe 'n onmiskenbare 'tjirp' - 'n vinnig stygende toon - gevolg deur 'n 'ringdown', die stralingspatroon van die saamgevoegde swart gat. Die 'luidheid' van die aangetekende sein bied ook 'n grof maatstaf van die samesmelting: tussen 600 miljoen en 1,8 miljard jaar gelede.
Die werk sal in 'n reeks referate gepubliseer word Fisiese oorsigbriewe 1 en die Astrofisiese joernaal.
Die historiese ontdekking - wat volgens fisici waarskynlik binnekort tot 'n Nobelprys sal lei - open die nuwe veld van swaartekraggolf-sterrekunde, waarin wetenskaplikes na die golwe sal luister om meer te leer oor die voorwerpe wat dit kan produseer, insluitend swart gate, neutronsterre en supernovas.
"Dit is net die eerste stap in 'n baie groter en opwindender ontwikkeling," sê Ilya Mandel, 'n teoretiese fisikus aan die Universiteit van Birmingham, UK. Gravitasiegolwe sal aansluit by γ-strale, X-strale en radiogolwe as 'deel van die gereedskapstel wat ons het om die heelal te verstaan', sê hy.
Dit is ook 'n lang gesogte oorwinning vir die LIGO-eksperiment, wat 'n dekade in die 2000's na die sein gesoek het voordat 'n opgradering van US $ 200 miljoen die sensitiwiteit van sy tweelingverklikkers verbeter het, een in Livingston, Louisiana, en die ander in Hanford, Washington.
Die ontdekking self is gedoen voordat die opgegradeerde weergawe, Advanced LIGO, amptelik wetenskaplike data begin neem het. Om 11:50 uur die Sentraal-Europese Tyd op 14 September tydens die eerste waarneming van die eksperiment, het die LIGO-fisikus Marco Drago by die Max Planck-instituut vir swaartekragfisika in Hannover, Duitsland, 'n vreemde sein op sy rekenaar gesien.
Sagteware wat data in reële tyd ontleed, het aangedui dat albei interferometers 'n golf gesien het wat lyk soos die getjirp van 'n voël met 'n vinnig toenemende toonhoogte. Binne 'n uur het die nuus Drago se baas, fisikus Bruce Allen, bereik. Die opname het te goed gelyk om waar te wees. 'Toe ek dit die eerste keer sien, het ek gesê:' O, dit is natuurlik 'n inspuiting ',' sê Allen.
Dit was 'n oscillasie wat begin het met 35 siklusse per sekonde (hertz) en vinnig toegeneem het tot 250 hertz. Dit raak toe chaoties en gaan vinnig dood, die hele ding is binne 'n kwart van 'n sekonde verby. Die belangrikste is dat albei detektore dit ongeveer dieselfde tyd gesien het - Livingston eers en Hanford 7 millisekondes later. Daardie vertraging is 'n aanduiding van hoe die golwe deur die aarde gevee het.
Ander gravitasiegolfdetektors - die Virgo-interferometer naby Pisa, Italië, en die GEO600-interferometer naby Hannover - het destyds nie gewerk nie en kon die sein dus nie bevestig nie. As Advanced Virgo aan was, sou dit die gebeurtenis waarskynlik ook opgespoor het, sê die woordvoerder, Fulvio Ricci, 'n fisikus aan die Universiteit van Rome, La Sapienza. LIGO-wetenskaplikes het 'n reeks noukeurige ondersoeke gedoen om te verseker dat die sein werklik is en beteken wat hulle dink dit doen.
In die verlede het enkele senior lede van die LIGO-span die vermoë van die groep getoets om 'n potensiële ontdekking te bekragtig deur in die geheim 'blinde inspuitings' van vals swaartekraggolwe in die datastroom in te voeg om te toets of die navorsingspan kan onderskei tussen regte en vals seine . Maar die opsporing van September het plaasgevind voordat blinde inspuitings gedoen is, en dit word beskou as 'n sein van 'n werklike astrofisiese verskynsel in die heelal.
Om die bron van swaartekraggolwe vas te stel, moet navorsers 'n sein driehoekig opspoor deur verskillende masjiene wat op die aarde versprei is. Wanneer beide LIGO-detektore saam met Virgo of GEO600 werk, verwag wetenskaplikes dat hulle toekomstige gravitasiegolfbronne beter sal kan opspoor. Nog 'n interferometer in Japan word ontwikkel en 'n derde LIGO-webwerf in Indië word voorgestel. 'N Groter geografiese verspreiding van verklikkers sal die vertroue in enige seine versterk.
Einstein’s general theory of relativity predicts that any cosmic event that disturbs the fabric of space-time with sufficient force should produce gravitational ripples that propagate through the Universe. Earth should be awash with such waves — but by the time they reach us, the disturbances that they produce are minute.
In 1974, physicists Joseph Taylor and Russell Hulse at the University of Massachusetts Amherst indirectly confirmed the existence of gravitational waves by watching radio flashes emitted by a pair of neutron stars whirling around one another the shifts in the flashes’ timing matched Einstein’s predictions of how gravitational waves would carry energy away from the event. That discovery won them the 1993 Nobel Prize in Physics (see: ‘The hundred-year quest for gravitational waves — in pictures’).
But direct detection of the waves had to await the sensitivity achieved by Advanced LIGO, which can detect stretches and compressions of space-time that are as small as one part in 10 22 — comparable to a hair’s-width change in the distance from the Sun to Alpha Centauri, the nearest star to the Solar System.
LIGO’s twin interferometers bounce laser beams between mirrors at the opposite ends of 4-kilometre-long vacuum pipes that are set perpendicularly to each other. A gravitational wave passing through will alter the length of one of the arms, causing the laser beams to shift slightly out of sync.
Paid for by the US National Science Foundation, the machines were designed and built by teams at the California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena and the Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge. Caltech’s Kip Thorne and Ronald Drever, along with MIT’s Rainer Weiss, were the original founders.
More than 1,000 scientists now belong to the LIGO collaboration. By studying gravitational waves, this next generation of researchers expects to probe entirely new realms of physics, including strong-field gravity, the very early Universe and how matter behaves at extremely high densities.
Hawking says that he would like to use gravitational waves to test his area theorem: that “the area of the final black hole is greater than the sum of the areas of the internal black holes.” He adds: “This is satisfied by the observations.”
“It’s the very real dawn of a new era,” says Mansi Kasliwal, an astronomer at Caltech.
Black hole rethink after 11-year cosmic search fails to detect gravitational waves
A simulation of black holes merging. Illustration credit: © Michael Koppitz / Albert Einstein Institute. One hundred years since Einstein proposed gravitational waves as part of his general theory of relativity, an 11-year search performed with CSIRO’s Parkes telescope has shown that an expected background of waves is missing, casting doubt on our understanding of galaxies and black holes.
For scientists gravitational waves exert a powerful appeal, as it is believed they carry information allowing us to look back into the very beginnings of the universe. Although there is strong circumstantial evidence for their existence, they have not yet been directly detected.
Dr. Ryan Shannon (CSIRO and ICRAR). Image credit: © Wheeler Studios. The work, led by Dr. Ryan Shannon (of CSIRO and the International Centre for Radio Astronomy Research), has just been published in the journal Science.
Using Parkes, the scientists expected to detect a background ‘rumble’ of the waves, coming from the merging galaxies throughout the universe, but they weren’t there.
The world-first research has caused scientists to think about the universe in a different way.
“In terms of gravitational waves it seems to be all quiet on the cosmic front. However by pushing our telescopes to the limits required for this sort of cosmic search we’re moving into new frontiers, forcing ourselves to understand how galaxies and black holes work,” Dr. Shannon said.
The fact that gravitational waves weren’t detected goes against theoretical expectations and throws our current understanding of black holes into question.
Galaxies grow by merging and every large one is thought to have a supermassive black hole at its heart. When two galaxies unite, the black holes are drawn together and form an orbiting pair. At this point, Einstein’s theory is expected to take hold, with the pair predicted to succumb to a death spiral, sending ripples known as gravitational waves through space-time, the very fabric of the universe.
Although Einstein’s general theory of relativity has withstood every test thrown at it by scientists, directly detecting gravitational waves remain the one missing piece of the puzzle. Parkes Observatory, just outside the central-west New South Wales town of Parkes in Australia, hosts the 64-metre Parkes radio telescope, one of the telescopes comprising CSIRO’s Australia Telescope National Facility. Image credit: CSIRO / ICRAR. To look for the waves, Dr. Shannon’s team used the Parkes telescope to monitor a set of ‘millisecond pulsars.’ These small stars produce highly regular trains of radio pulses and act like clocks in space. The scientists recorded the arrival times of the pulsar signals to an accuracy of ten billionths of a second.
A gravitational wave passing between Earth and a millisecond pulsar squeezes and stretches space, changing the distance between them by about 10 metres &mdash a tiny fraction of the pulsar’s distance from Earth. This changes, very slightly, the time that the pulsar’s signals arrive on Earth.
The scientists studied their pulsars for 11 years, which should have been long enough to reveal gravitational waves.
So why haven’t they been found? There could be a few reasons, but the scientists suspect it’s because black holes merge very fast, spending little time spiraling together and generating gravitational waves.
“There could be gas surrounding the black holes that creates friction and carries away their energy, letting them come to the clinch quite quickly,” said team member Dr. Paul Lasky, a postdoctoral research fellow at Monash University.
Whatever the explanation, it means that if astronomers want to detect gravitational waves by timing pulsars they’ll have to record them for many more years.
“There might also be an advantage in going to a higher frequency,” said Dr. Lindley Lentati of the University of Cambridge, UK, a member of the research team who specializes in pulsar-timing techniques. Astronomers will also gain an advantage with the highly sensitive Square Kilometre Array telescope, set to start construction in 2018.
Not finding gravitational waves through pulsar timing has no implications for ground-based gravitational wave detectors such as Advanced LIGO (the Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), which began its own observations of the universe last week.
“Ground-based detectors are looking for higher-frequency gravitational waves generated by other sources, such as coalescing neutron stars,” said Dr. Vikram Ravi, a member of the research team from Swinburne University (now at Caltech, in Pasadena, California).
Gravitational Waves - The Impact On You, Me And The World
Markarian 231, a binary black hole found in the center of the nearest quasar host galaxy to Earth, is seen in a NASA illustration.
New York: After decades of research and nearly a billion dollars, some of the world's smartest people have managed a super-feat: they've detected gravitational waves.
The discovery means scientists have found a new way to measure, further explore our universe, and understand how Earth was created in the so-called Big Bang.
What's being billed as the biggest scientific breakthrough in 100 years is based on the LIGO method (more on that in just a bit). Experts say it's near-certain to win a Nobel Prize, but deciding which of the nearly 1,000 scientists involved across the world should be nominated could be challenging.
And in the meantime, what does it mean for you and me? Scientists hope to uncover more detail about how not just the earth, but the entire universe, was formed.
Now, the LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory). The machines that gave scientists their first-ever glimpse at gravitational waves are the most advanced detectors ever built for sensing tiny vibrations in the universe.
The Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) Livingston Laboratory detector site is located near Livingston, Louisiana.
The Ligo method means that scientists are not confined to just looking at the universe, but can listen to it. "Until now, astronomy has been almost exclusively a visual enterprise: Scientists have relied on light, visible and otherwise, to observe the cosmos," reports The Washington Post.
A billion years ago, two very large deep holes, each with the mass of about 30 suns, were orbiting each other faster and faster till they collided. From that violent merger, a wobble of energy moved through deep space and landed on Earth in September in the US.
Here's why studying black holes and their collisions is important for scientists. "The gravity of large objects warps space and time, or 'spacetime' as physicists call it, the way a bowling ball changes the shape of a trampoline as it rolls around on it. Smaller objects will move differently as a result," explain The Washington Post's experts.
So far, scientists had been deprived of direct evidence of black holes colliding.
Caltech's Kip Thorne, a lead player in the experiment, says none of this is likely to facilitate time travel. So just get to work on time already.
Where to from here?
Gravitational wave astronomy is in the business of serious data collection.
Detecting gravitational waves tells us more about the types of events that create them, and allows astronomers to point telescopes in the directions of the source to complete the picture.
And the regularity with which gravitational waves are detected indicates just how common these massively energetic collisions and explosions are in our universe.
As well as Earth-based observatories like the Advanced LIGO experiment, a huge space-based detector is due to go live in 2028.
The 1 million-kilometre-wide space antenna eLISA relies on three spacecraft orbiting the sun in a triangular formation.
Although vastly different in scale, eLISA works on the same interferometer principle as Advanced LIGO, without the need for pipes and minus the background noise on Earth.
But instead of detecting waves that we can hear (the kind of signal expected from LIGO could be played on a cello) the space detectors will listen for waves with a frequency of about one cycle per hour created by much bigger black holes.
The information we gather from these and other detectors will reveal aspects of the universe that would otherwise remain invisible.
Thanks to Prof David Blair, Director, Australian International Gravitational Research Centre, University of Western Australia.
