Главная » 2016 » Февраль » 13 » Свершилось: гравитационные волны зафиксированы экспериментально
17:22

Свершилось: гравитационные волны зафиксированы экспериментально

Группой ученых из международного проекта LIGO Scientific Collaboration 11 февраля было  заявлено об открытии гравитационных волн, существование которых было предсказано Альбертом Эйнштейной в начале XX века. Подробно о гравитационных волнах и масштабном открытии ЛІГА.net рассказал Богдан Гнатык, украинский ученый, астрофизик, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Астрономической обсерватории Киевского национального университета имени Тараса Шевченко, который возглавлял обсерваторию с 2001-го по 2004 год. 

Что такое гравитационная волна

Сложным языком это возбуждение метрики пространства-времени. "Скажем, пространство имеет определенную упругость и по нему могут бежать волны. Это похоже на то, когда мы в воду бросаем камешек и от него разбегаются волны", - рассказывает Богдан Гнатык.

Ученым удалось доказать, что подобное колебание имело место и вдоль этого пространства пробежала гравитационная волна. "Астрофизическим способом впервые было зафиксировано явление такой катастрофической эволюции двойной системы, когда сливаются два объекта в один, а это слияние приводит к очень интенсивному выделению гравитационной энергии, которая затем в виде гравитационных волн распространяется симметрично в пространстве", - пояснил ученый.

Визуализация гравитационной волны (фото - EPA)

Эти гравитационные волны очень слабые и чтобы они поколебали пространство-время, необходимо взаимодействие очень больших и массивных тел, чтобы напряженность гравитационного поля была большая в месте генерирования. Но, несмотря на их слабость, наблюдатель через определенное время (равное расстоянию к взаимодействию разделенному на скорость прохождения сигнала) зарегистрирует эту гравитационную волну.

Приведем пример: если бы Земля упала на Солнце, то произошло бы гравитационное взаимодействие: выделилась бы гравитационная энергия, образовалась бы гравитационная сферически-симметричная волна и наблюдатель смог бы ее зарегистрировать. "Здесь же произошло аналогичное, но уникальное, с точки зрения астрофизики, явление: столкнулись два массивных тела - две черные дыры", - отметил Гнатык.

Гравитационная волна: от теории к фактам

Черная дыра - это еще одно предсказание общей теории относительности Эйнштейна, которое предусматривает, что существует тело, которое имеет сверхогромную массу, но эта масса сконцентрирована в малом объеме. Также предполагалось, что когда достигается критическая концентрация массы этого тела - такая, что размер тела будет меньше, чем так называемый гравитационный радиус, то вокруг этого тела пространство замкнется и топология его будет такой, что никакой сигнал с него за пределы замкнутого пространства распространиться не сможет.

"То есть, черная дыра, простыми словами, это массивный объект, который настолько тяжелый, что замыкает вокруг себя пространство-время", - говорит Гнатык.

И мы, по его словам, можем посылать любые сигналы этому объекту, а он нам - нет. То есть, все сигналы и явления не могут выходить за пределы черной дыры.

Черная дыра имеет свою физику, имеет свои физические законы, но в результате сильной гравитации, ни одно материальное тело не способно выйти за пределы этой критически поверхности. Черные дыры образуются в ходе эволюции обычных звезд, когда происходит коллапс центрального ядра и часть вещества звезды, коллапсируя, превращается в черную дыру, а другая часть звезды отпадает в виде оболочки новой звезды, превращаясь в так называемую "вспышку" новой звезды.

Как мы увидели гравитационную волну

Приведем пример. Когда на поверхности воды у нас есть два поплавка и вода спокойная - то расстояние между ними постоянное. Когда приходит волна, то она смещает эти поплавки и расстояние между поплавками изменится. Волна прошла - и поплавки возвращаются на свои прежние позиции, а расстояние между ними восстанавливается.

Аналогичным образом распространяется и гравитационная волна в пространстве-времени: она сжимает и растягивает тела и объекты, которые встречаются на ее пути. Когда на пути волны встречается некий объект - он сжимается с одной и другой оси, а после ее прохождения - возвращается к прежней форме. Под действием гравитационной волны все тела деформируются, но эти деформации - очень незначительны.

Когда прошла волна, которую зафиксировали ученые, то относительный размер тел в пространстве изменился на величину 1 умножить на 10 в минус 21-ой степени. Например, если взять метровую линейку, то она сжалась на такую ​​величину, которая составляла ее размер, умноженный на 10 в минус 21-ой степени. Это очень мизерная величина. И проблема заключалась в том, что ученым нужно было научиться это расстояние померить. Обычные методы давали точность 1:1 млн, а здесь необходима гораздо более высокая точность. Для этого создали так называемые гравитационные антенны (детекторы гравитационных волн).

Антенна, которая зафиксировала гравитационные волны, построена таким образом: существует две трубы, примерно по 3-4 километра в длину, расположенные в форме буквы "Г", но с одинаковыми плечами и под прямым углом. Когда на систему падает гравитационная волна, она деформирует эти антенны, но в зависимости от ее ориентации, она деформирует одну антенну больше, а другую меньше. И тогда возникает разность хода - возникает суммарная положительная или отрицательная амплитуда.

"То есть, прохождение гравитационной волны аналогично волне на воде, проходящей между двумя поплавками: если бы мы мерили расстояние между ними во время и после прохождения волны, то мы бы увидели, что расстояние изменилось бы, а потом снова стало прежним", - рассказал Гнатык.

Здесь же измеряется относительное изменение расстояния двух антенн интерферометра, из которых каждая имеет по несколько километров в длину. И только очень точные технологии и системы позволяют измерить такое микроскопическое смещение антенн, вызванное гравитационной волной.

На границе Вселенной: откуда пришла волна

Ученые зафиксировали сигнал с помощью двух детекторов, которые в США расположены в двух штатах: Луизиане и Вашингтон на расстоянии нескольких сот километров. Ученым удалось оценить, откуда и с какого расстояния пришел этот сигнал. Оценки показывают, что сигнал пришел с расстояния, которое составляет 410 мегапарсеков. Мегапарсек - это расстояние, которое свет проходит за три миллиона лет.

Чтобы было легче представить: ближайшая к нам галактика - Центавр А, которая находится от нашей на расстоянии четыре мегапарсека, в то же время Туманность Андромеды находится на расстоянии 0,7 мегапарсеков. "То есть расстояние, с которого пришел сигнал гравитационной волны настолько велико, что сигнал шел к Земле примерно 1,3 млрд лет. Это космологические расстояния, которые достигают горизонта нашей Вселенной", - рассказал ученый.

На таком расстоянии в какой-то далекой галактике произошло слияние двух черных дыр. Эти дыры были, с одной стороны, относительно малыми по размерам, а с другой стороны, большая сила амплитуды сигнала свидетельствует, что они были очень тяжелые. Установлено, что массы их были соответственно 36 и 39 масс Солнца. Масса Солнца, как известно, составляет 1,9885 умножить на 10 в 30 степени килограмм. После слияния эти два тела слились и теперь на их месте образовалась одна черная дыра, которая имеет массу, равную 62 массам Солнца. При этом, примерно три массы Солнца выплеснулось в виде энергии гравитационной волны.

История открытия гравитационных волн

Гравитационные волны исследуются с 1970-х годов. За это время был создан ряд детекторов и проведен ряд фундаментальных исследований. В 80-х годах американский ученый Джозеф Вебер провел известный эксперимент: построил в виде антенны так называемый "алюминиевый цилиндр", который имел размер порядка 1,5 на 2 метра, оснащенный пьезо-датчиками, которые должны были зафиксировать прохождение гравитационной волны.

Чувствительность этого прибора была в миллион раз хуже, чем нынешние детекторы. И, конечно, он тогда реально зафиксировать волну не мог, хотя и Вебер заявил, что он это сделал: пресса об этом написала и произошел большой шум - в мире сразу начали строить гравитационные антенны. Вебер стимулировал других ученых заняться гравитационными волнами и продолжать эксперименты над этим явлением, благодаря чему удалось в миллион раз поднять чувствительность детекторов.

Однако само явление гравитационных волн было зарегистрировано еще в прошлом веке, когда ученые обнаружили двойной пульсар. Это была косвенная регистрация факта, что гравитационные волны существуют, доказанная благодаря астрономическим наблюдениям. Пульсар был открыт Расселом Халсом и Джозефом Тейлором в 1974 году, во время проведения наблюдений на радиотелескопе обсерватории Аресибо. Ученые были удостоены Нобелевской премии в 1993 году "за открытие нового типа пульсаров, давшее новые возможности в изучении гравитации".

И наконец, экспериментально существование гравитационных волн удалось подтвердить в 2015 году ученым из международного проекта LIGO. Это произошло 14 сентября. LIGO (Laser Interferometry Gravitation Observatory) - это международный проект, в котором принимают участие ряд государств, которые осуществили определенный финансовый и научный взнос, среди которых США, Италия, Япония, которые являются передовыми в области этих исследований.

Была зафиксирована следующая картина: произошло смещение плеч гравитационного детектора, в результате реального прохождения гравитационной волны через нашу планету и через эту установку. Об этом не сообщили тогда, потому что сигнал нужно было обработать, "почистить", найти его амплитуду и проверить. Это стандартная процедура: от реального открытия, до объявления об открытии - проходит несколько месяцев для того, чтобы выдать обоснованное заявление. Никто не хочет портить свою репутацию. Это все секретные данные, до обнародования которых - о них никто не знал, ходили только слухи.

Исследования в мире и Украине

Официально Украина не входит в проект LIGO, а также не участвует в итальянском и японском проектах исследований гравитационных волн. "Среди подобных фундаментальных направлений Украина участвует в проекте под названием CERN, но официально мы также не является участником проекта, поскольку еще не осуществили взнос", - говорит доктор физико-математических наук Богдан Гнатык.

Подобные эксперименты осуществляет Европа: в Италии аналогичный проект называется Virgo. Япония также намерена через год запустить аналогичный детектор, Индия также готовит такой эксперимент. Во многих точках мира существуют подобные детекторы, однако они еще не вышли на тот режим чувствительности, чтобы можно было говорить о фиксации гравитационных волн.

Что дальше и как новые знания помогут людям? Ученые расходятся во мнениях. Одни говорят, что это лишь очередная ступень в понимании механизмов Вселенной. Другие видят в этом первые шаги на пути к новым технологиям перемещения сквозь время и пространство. Так или иначе - это открытие в очередной раз доказало, как мало мы понимаем и как много еще предстоит узнать.

По материалам статьи Александра Дмитрука (ЛIГАБiзнесIнформ)


"Украина Аномальная" по материалам: http://news.liga.net/articles/society/9000945-gravitatsionnye_volny_samoe_vazhnoe_o_kolossalnom_otkrytii.htm
© Украина Аномальная
При копировании материала ссылка на источник обязательна


Просмотров: 3113 | Добавил: administrator | Теги: Астрономия, Физика, наука, Гравитация | Категория: Наука и исследования |
похожие новости


Всего комментариев: 0



А ЧТО ВЫ ДУМАЕТЕ ПО ЭТОМУ ПОВОДУ ?
Имя *:
Email:
Код *:
ПРАВИЛА


Сообщить об НЛО над Украиной
Статьи по теме
Гуманоиды высадились на окраине Симферополя!
НЛО над Карпатами: у пошуках пояснень
О "скрытых" алхимиках Европы
НЛО в украинской армии
Военный архив, хранивший информацию о наблюдениях НЛО в Украине, отдали России за отсрочку газовых долгов
Николай Иванович Проноза - контактер
Астрология в современном мире
Под Житомиром боги играли в камни!
Голос планети Мітрея
"Черночеремошская находка" - пришелец из космоса или надр земли?

Знаете ли вы, что...
Дж.А.Хайнек был научным консультантом нашумевшего фильма Стивена Спилберга Близкие контакты третьего рода (1977 год).

В этот день...
Сегодня (55 лет назад) 24 мая в 1962 году аргентинское правительство официально заявило о приземлении одного НЛО в Ла Пампа. Посадка НЛО с экипажем была подтверждена офицером ВВС Аргентины, проводившем расследование. ...

Когда будет разгадана тайна НЛО?
Всего ответов: 1739


Сказано...
Леонид Каденюк

Таких звезд, как наше Солнце - миллиарды.

Наверняка, существуют тогда и другие планеты, подобные Земле