Az egyesülő fekete lyukak olyan objektumok osztálya, amelyek bizonyos gravitációs hullámokat hoznak létre frekvenciák … és amplitúdók. Az olyan detektoroknak köszönhetően, mint a LIGO, “hallhatjuk” ezeket a hangokat, amikor előfordulnak.
LIGO, NSF, A. Simonnet (SSU)
Hosszú azt mondták, hogy az űrben nincs hang, és ez egy pontra igaz. A hagyományos hanghoz közegre van szükség az áthaladáshoz, és akkor jön létre, amikor a részecskék összenyomódnak és ritkulnak, ami hangos “durranásból” hoz létre mindent egyetlen impulzus következetes hangnemre a minták ismétléséhez. Az űrben, ahol olyan kevés részecske van, hogy ilyen jelek elhalnak, még a napkitörések, szupernóvák, a fekete lyukak összeolvadása és más kozmikus katasztrófák is elnémulnak, mielőtt valaha is hallanák őket. De van egy másik olyan tömörítési és ritkaságtípus is, amelynek áthaladásához nem kell más, mint maga a tér szövete: gravitációs hullámok. A LIGO első pozitív detektálási eredményeinek köszönhetően először halljuk az Univerzumot.
Két egyesülő fekete lyuk. Az inspiráció azt eredményezi, hogy a fekete lyukak összeérnek, míg … a gravitációs hullámok elviszik a felesleges energiát. Ennek eredményeként a háttér téridő torzul.
SXS, a Szimuláló eXtreme téridő (SXS) projekt (http://www.black-holes.org)
A gravitációs hullámoknak létezniük kellett ahhoz, hogy a gravitációs elméletünk az Általános Relativitáselmélet szerint következetes legyen. Newton-tól eltérően ” A gravitáció, ahol bármelyik, egymás körül keringő tömeg örökre ebben a konfigurációban marad, Einstein elmélete azt jósolta, hogy elég hosszú ideig a gravitációs pályák elbomlanak. Valami olyasmiért, mint a Nap körül keringő Föld, soha nem élné meg, hogy megtapasztalja : 10 ^ 150 évbe telik, mire a Föld spirálba kerül a Napba. De szélsőségesebb rendszerek esetében, mint két egymást körül keringő neutroncsillag, valóban láthatnánk, hogy a pályák idővel bomlanak. Az energia megőrzése érdekében Einstein gravitációs elmélete azt jósolta, hogy az energiát gravitációs hullámok formájában kell eljuttatni.
Mint két neutron csillag kering egymás körül, Einstein általános relativitáselmélete megjósolja az orbitális … bomlást és a gravitációs sugárzás kibocsátását. Az előbbit sok éven át nagyon pontosan figyelték meg, amit az is bizonyít, hogy a pontok és az egyenes (GR előrejelzés) mennyire egyeznek ilyen jól.
NASA (L), Max Planck Rádiócsillagászati Intézet / Michael Kramer
Ezek a hullámok őrületesen gyengék, és a téridő tárgyaira gyakorolt hatása elképesztően apró. De ha tudod, hogyan kell meghallgatni őket – csakúgy, mint a rádió alkotóelemei tudják, hogyan kell hallgatni ezeket a hosszú frekvenciájú fényhullámokat -, akkor észlelheted ezeket a jeleket és hallhatod őket, ahogyan más hangokat sem hallasz. Amplitúdóval és a frekvencia, akkor nem különböznek más hullámoktól. Az általános relativitáselmélet kifejezetten megjósolja, hogy ezeknek a hullámoknak miként kell szólniuk, a legnagyobb hullámot generáló jeleket lehet a legkönnyebben észlelni. A legnagyobb amplitúdó hangzik? Két fekete lyuk inspiráló és egyesítő “csipogása”, amelyek spirálokká válnak egymásba.
2015 szeptemberében, néhány nappal az előrelépés után A LIGO először kezdte el az adatok gyűjtését, egy nagy, szokatlan jelet észleltek. Ez mindenkit meglepett, mert csak annyi energiát szállított volna egy rövid, 200 ezredmásodpercnyi sorozat alatt, hogy meghaladta volna a megfigyelhető univerzum összes csillagát Ez a jel mégis robusztusnak bizonyult, és az ebből a törésből származó energia két fekete lyukból származott – 36 és 29 naptömegből -, amelyek egyetlen 62 naptömegbe olvadtak össze. Azok a hiányzó három naptömegek? energia: a tér szövetén hullámzó gravitációs hullámok. Ez volt az első esemény, amelyet a LIGO valaha észlelt.
Az első LIGO-jának jelzése robusztus detektálás a gravitációs hullámokról. A hullámforma nem csak … vizualizáció, hanem reprezentatívja annak, amit valóban hallgat, ha hallgat megfelelően szerkesztett.
Gravitációs hullámok megfigyelése bináris fekete lyukak összefonódásakor BP Abbott és mtsai. (LIGO tudományos együttműködés és szűz együttműködés), Physical Review Letters 116, 061102 (2016)
Most már több mint egy évvel később, és a LIGO jelenleg második futamban van. Nem csak más fekete lyuk-fekete lyuk fúziókat fedeztek fel, de a gravitációs hullámcsillagászat jövője fényes, mivel új detektorok nyitják meg fülünket az új típusú hangok előtt. Az űrinterferométerek, hasonlóan a LISA-hoz, hosszabb alapvonalakkal rendelkeznek, és alacsonyabb frekvenciájú hangokat fognak hallani: olyan hangokat hallanak, mint a neutroncsillagok összeolvadása, a szupermasszív fekete lyukak lakoma és a nagyon egyenlőtlen tömegekkel való egyesülések.A pulzáris időzítő tömbök még alacsonyabb frekvenciákat is képesek mérni, mint például évekig tartó pályák, például a szupermasszív fekete lyuk pár: OJ 287. És az új technikák kombinációi megkeresik az összes legrégebbi gravitációs hullámot, a kozmikus infláció által megjósolt relikvi hullámokat , egészen Univerzumunk kezdetén.
A kozmikus infláció által generált gravitációs hullámok a legtávolabbi jelek az időben visszafelé, amelyet az emberiség képes … elképzelni a potenciális észlelést. Az olyan együttműködések, mint a BICEP2 és a NANOgrav, ezt közvetve megtehetik az elkövetkező évtizedekben.
Nemzeti Tudományos Alapítvány (NASA, JPL, Keck Alapítvány, Moore Alapítvány, kapcsolódó) – Finanszírozott BICEP2 Program; E. Siegel módosításai
Annyi mindent hallani, és csak most kezdtünk el először hallgatni. Szerencsére Janna Levin asztrofizikus – a fantasztikus könyv, a Black Hole Blues és más dalok a világűrből – szerzője készen áll arra, hogy nyilvános előadást tartson a Perimeter Intézetben ma este, május 3-án, 19:00 órakor a Csendes-óceán keleti és 16 órakor, itt élőben közvetítve és valós időben blogolva tőlem! Csatlakozzon hozzánk, ha még többet szeretne megtudni erről a hihetetlen témáról, és alig várom, hogy meghalljam a beszélgetését.
Az élő blog néhány perccel 16:00 előtt kezdődik. Csendes-óceán; csatlakozzon ide és kövesse végig!
A téridő vetemedése, az általános relativisztikus képen, gravitációs tömegek által.
LIGO / T. Pyle
15:50: Tíz perc van a bemutatóig, és hogy megünnepeljük, íme tíz szórakoztató tény (vagy annyi, amennyit csak tudunk bejutni) a gravitációról és a gravitációs hullámokról.
1.) A „távolsági cselekvés” helyett, ahol a tömegek között láthatatlan erő hat, az általános relativitáselmélet azt mondja, hogy az anyag és az energia megvetemedik a téridő szövetét, és ez az elvetemült téridő az, ami gravitációként nyilvánul meg.
2.) A gravitáció végtelen sebességgel történő utazás helyett csak fénysebességgel halad.
3.) Ez fontos , mert ez azt jelenti, hogy ha bármilyen változás történik egy hatalmas objektum helyzetében, konfigurációjában, mozgásában stb., az azt követő gravitációs változások csak fénysebességgel terjednek.
Két egyesülő fekete lyuk számítógépes szimulációja gravitációs hullámokat eredményez.
Werner Benger, cc by-sa 4.0
15:54 PM: 4.) Ez azt jelenti, hogy például a gravitációs hullámok csak fénysebességgel terjedhetnek. Amikor gravitációs hullámot “észlelünk”, akkor észleljük azt a jelet, amikor a tömegkonfiguráció megváltozott.
5.) Az első, a LIGO által észlelt jel körülbelül 1,3 milliárd fényév távolságban következett be. Az univerzum körülbelül 10% -kal fiatalabb volt, mint manapság, amikor ez az egyesülés megtörtént.
A téridő hullámai a gravitációs hullámok.
Európai Gravitációs Megfigyelő Intézet, Lionel BRET / EUROLIOS
6.) Ha a gravitáció végtelen sebességgel haladna, a bolygópályák teljesen instabilak lennének. Az a tény, hogy a bolygók ellipszisben mozognak a A Sun előírja, hogy ha az általános relativitáselmélet helyes, akkor a gravitációs sebességnek körülbelül 1% -os pontossággal meg kell egyeznie a fénysebességgel.
15:57: 7.) Sokkal, de sokkal több gravitációs hullám van jeleket, mint amit a LIGO eddig látott; mi csak a legkönnyebben észlelhető jelet észleltük.
8.) A jelet „könnyű” látni, az annak amplitúdója, amely az, hogy mennyire képes deformálni az út hosszát vagy távolságát a térben, valamint annak gyakoriságát.
A a LIGO lézeres interferométer rendszerének egyszerűsített ábrája.
LIGO együttműködés
9.) Mivel a LIGO karjai csak 4 kilométer hosszúak, és a tükrök tükrözik ezerszer világít (de nem több), ez azt jelenti, hogy a LIGO csak 1 Hz vagy annál gyorsabb frekvenciákat képes felismerni.
Az év elején, A LIGO bejelentette a gravitációs hullámok első közvetlen észlelését. Azáltal, hogy … gravitációs hullámmegfigyelőt építünk az űrben, képesek lehetünk elérni a szándékos idegen jel észleléséhez szükséges érzékenységet.
ESA / NASA és a LISA együttműködés
10.) Lassabb jelek esetén hosszabb karokra és nagyobb érzékenységre van szükségünk, ami azt jelenti, hogy az űrbe megyünk. Ez a gravitációs hullámcsillagászat jövője!
16:01: Sikerült! Ideje elkezdeni és bemutatni Janna Levint! (Mondd ki a “JAN-na” szót, ne a “YON-na” szót, ha kíváncsi voltál.)
A valaha megfigyelt első fekete lyukpár inspirációja és egyesülése.
BP Abbott et al. (LIGO tudományos együttműködés és szűz együttműködés)
16:05: Itt a nagy bejelentés / lövés: az első gravitációs hullám első közvetlen felvétele. 100 évbe telt, mire Einstein először előállította az általános relativitáselméletet, és felvételt játszik!Győződjön meg róla, hogy elmegy és hallgat! Végül is mit jelent a hang “hallása” az űrben, és miért ez a hang? Ez a célja – mondja – a beszélgetésének.
A Maffei 1 és Maffei 2 galaxisok a Tej síkjában Út, csak akkor fedhető fel, ha látja … a Tejútrendszer porán keresztül. Annak ellenére, hogy a legközelebbi nagy galaxisok közé tartoznak, csak a 20. század közepén fedezték fel őket.
WISE küldetés; NASA / JPL-Caltech / UCLA
16:08: Ha belegondolunk, mi van odakint az Univerzumban, akkor semmit sem tudtunk erről tudni a Galileo ideje. Napfoltokra, a Szaturnuszra stb. gondoltunk, és teljesen képtelenek voltunk elképzelni a nagy kozmikus léptékeket vagy távolságokat. Felejtsd el a “más galaxisok elképzelését”, nem gondoltunk ilyet!
16:10: Janna az egyik kedvenc videómat mutatja (amit felismerek) a Sloan Digital Sky Survey-ből! Felmérést végeztek 400 000 legközelebbi galaxisról, és három dimenzióban térképezték fel őket. Így néz ki a (közeli) Univerzumunk, és amint láthatja, valóban többnyire üres hely!
A (modern) ) Morgan – Keenan spektrális osztályozási rendszer, az egyes csillagok … hőmérsékleti tartományainak fölött, kelvinben.
A Wikimedia Commons LucasVB felhasználója, E. Siegel kiegészítései
16:12: Igazán nagyszerű megállapítást tesz, amelyet teljesen átvilágít: csak körülbelül 1000 csillag 1000-ből lesz valaha fekete lyuk. 30 fényéven belül több mint 400 csillag van, és nulla közülük O vagy B csillag, és nulla fekete lyukká vált. Csak ezek a kékebb, legmasszívabb és legrövidebb életű csillagok nőnek fekete lyukakká.
A labda azonos viselkedése gyorsított rakétával (balra) és a Földön … (jobbra) a padlóra zuhanás Einstein ekvivalencia elvének bemutatása.
A Wikimedia Commons felhasználója, Markus Poessel, Pbroks13 retusálásával
16:15: Ha azt vesszük fontolóra, hogy „honnan jött Einstein elmélete”, Janna nagy pontot fogalmaz meg: az ekvivalencia-elv ötletét. Ha van gravitációja, akkor fontolóra veheti, hogy például “nehéznek” érzi magát a székében. De ez a reakció, ami van, pontosan ugyanaz a reakció, amelyet akkor érezne, ha gyorsulna, nem pedig gravitálna. Ez nem a gravitáció, amelyet érez, hanem a körülötted lévő anyag hatása!
16:17: Az OKGO zenekar készített egy videót, amely a hányásos üstökösben repült. Janna szerzői jogi okokból nem tudja az egészet hanggal bemutatni, és erősen ajánlja. Szerencsére az internetnek köszönhetően … itt van! Élvezze szabadidejében!
Ha egyszer a Föld körüli pályán a Nap körüli úton haladunk, 940 millió kilométeres út.
Larry McNish, a RASC Calgary Center
16:19: A gravitációnak még egy hatalmas kinyilatkoztatása van: a dolgok működésének megértése abból származik, hogy megnézzük, hogyan esnek a dolgok. A Hold “esik” a Föld körül; Newton rájött. De a Föld a Nap körül esik; a Nap “leesik” a galaxis körül; és atomok “hullanak” itt a Földön. De ugyanaz a szabály vonatkozik mindannyiukra, mindaddig, amíg mindegyikük szabadesésben van. Elképesztő!
A fekete lyukak valami az univerzum nem született, hanem az idő múlásával növekszik. Ők … most uralják az Univerzum entrópiáját.
Ute Kraus, Kraus fizikaoktatási csoport, Universität Hildesheim; Axel Mellinger (háttér)
4:21 PM: Itt van egy szórakoztató kinyilatkoztatás: ne gondolj már egy fekete lyukra, mint összedőlt, összetört anyagra, annak ellenére, hogy esetleg ez keletkezett. Gondoljon inkább erre, mint egyszerűen az üres tér erős gravitációs tulajdonságokkal rendelkező régiójára. Valójában, ha csak annyit tettél, hogy “tömeget” rendeltél ehhez a térrészhez, az tökéletesen meghatározná a Schwarzschild (nem töltött, nem forgó) fekete lyukat.
A galaxisunk közepén található szupermasszív fekete lyukat (Sgr A *) poros, gáznemű … környezet borítja. A röntgensugarak és az infravörös megfigyelések részben átlátnak rajta, de a rádióhullámok végre képesek lehetnek közvetlenül megoldani.
A NASA Chandra röntgen obszervatóriuma
4 : 23:00: Ha egy fekete lyukba esne a Nap tömege, akkor körülbelül mikroszekundum lenne, az eseményhorizont átkelésétől (Janna szerint), egészen addig, amíg a szingularitásban halálra nem zúznak. Ez következetes azzal, amit egyszer kiszámítottam, ahol a Tejút közepén lévő fekete lyukra körülbelül 10 másodpercünk lenne. Mivel a Tejút fekete lyukja 4 000 000-szer nagyobb, mint a mi Napunk, a matematika jól működik!
Joseph Weber korai stádiumú gravitációs hullámérzékelője, amelyet Weber bárnak neveznek.
Speciális gyűjtemények és egyetemi archívumok, Marylandi Egyetem könyvtárai
16:26: Hogyan észlelne egy gravitációs hullámot? Őszintén szólva olyan lenne, mintha az óceán felszínén lennék; te fel-le bobozol az űr felszínén, és a közösségben nagy vita támadt arról, hogy ezek a hullámok valódiak-e vagy sem. Nem volt addig, amíg Joe Weber el nem jött, és úgy döntött, hogy megpróbálja megmérni ezeket a gravitációs hullámokat. , olyan fenomenális eszközzel – alumínium rúddal -, amely akkor rezeg, ha egy hullámzó hullám nagyon kissé “megdönti” a rudat.
Weber sok olyan jelet látott, amelyet gravitációs hullámokkal azonosított, de ezeket sajnos , soha nem reprodukálták vagy ellenőrizték. Minden okossága ellenére nem volt túl óvatos kísérletező.
16:29: Jon Groubert jó kérdése a twitteren: “Van egy kérdésem valamivel kapcsolatban, amit mondott – van valami a fekete lyuk belsejében, nincs “ott? Mint egy nehéz neutroncsillag”. Legyen olyan szingularitás, amely vagy pontszerű (nem forgó szingularitás esetén), vagy egy dimenziós gyűrű (forgó esetében), de nem sűrített, összeomlott, háromdimenziós anyag.
Miért ne?
Mert ahhoz, hogy struktúrában maradhasson, erőnek tovább kell terjednie és át kell szállnia a részecskék között. De a részecskék csak fénysebességgel képesek erőket továbbítani. De semmi, még a fény sem képes “kifelé” mozogni egy fekete lyuk kijárata felé; minden a szingularitás felé mozog. És így semmi sem tudja feltartani magát, és minden összeomlik a szingularitásban. Szomorú, de a fizika ezt elkerülhetetlenné teszi.
16:32: Weber kudarcai (és a hírnévtől elesve) után Rai Weiss az 1970-es években felvetette a LIGO ötletét. Több, mint 40 éve, hogy a LIGO megvalósuljon (és több mint 1000 ember valósítja meg), de a legfantasztikusabb dolog az volt, hogy kísérletileg lehetséges volt. Két nagyon hosszú emelőkar elkészítésével láthatta az áthaladó gravitációs hullám hatását .
16:34: Ez a kedvenc videóm, amely bemutatja, hogy egy gravitációs hullám mit csinál. Maga a teret (és mindent, ami benne van) apránként oda-vissza mozgat. Ha be van állítva egy lézeres interferométer (például a LIGO), az képes érzékelni ezeket a rezgéseket. De ha elég közel voltál és a füled elég érzékeny volt, érezheted ezt a mozgást a dobhártyádban!
4: 35 óra: Van egy nagyon jó fejhallgatóm, a Perimeter, de sajnos nem hallom a különböző gravitációs hullámmodell jeleket, amelyeket Janna játszik!
A LIGO Hanford Obszervatórium a gravitációs hullámok detektálásához az amerikai Washington államban.
Caltech / MIT / LIGO Laboratórium
16:38: Ez vicces azt gondolni, hogy ez a világ legfejlettebb vákuumja a LIGO érzékelők belsejében. Pedig madarak, patkányok, egerek stb. Mind ott vannak, és szinte a vákuumkamrába rágják magukat, amelyen keresztül halad a fény. De ha a vákuum megtört volna (1998 óta állandó volt), akkor a kísérletnek vége lett volna. Louisianában a vadászok lelőtték a LIGO alagutakat. Borzalmas, hogy milyen érzékeny és drága ez a berendezés, de mégis milyen törékeny ez is az.
16:41: Janna igazán nagyszerű munkát végez, miközben feszülten, de nagyon emberi módon mondja el ezt a történetet. Csak a két keringő fekete lyuk utolsó néhány pályáját láttuk, amelyek drasztikusan lelassultak a fenti filmben. Csak néhány száz kilométer választotta el egymástól, ez az utolsó négy pálya 200 ezredmásodpercet vett igénybe, és ez az egész jel, amelyet a LIGO látott.
16:43: Ha problémái vannak a beszélgetés eseményeinek meghallgatásával / meghallgatásával, hallgassa meg ezt a videót (fent), mind természetes hangmagasságban, mind emelkedett hangmagasságban. A 2015. december 26-tól kezdődő kisebb fekete lyukak (nagyjából 8 és 13 naptömeg) mind halkabbak, mind magasabbak, mint a nagyobbak (29 és 36 naptömegek) ugyanabban az évben szeptember 14-től.
16:46: Csak egy kis javítás: Janna szerint ez volt a legerősebb esemény, amelyet valaha is észleltek az ősrobbanás óta. És ez technikailag csak igaz, észlelési határaink miatt.
Amikor bármilyen fekete lyuk összeolvadást kapunk, az egyesülési pár legkevésbé masszív fekete lyukának tömegének körülbelül 10% -a átalakul tiszta energia Einstein útján “s E = mc2. A 29 naptömeg sok, de több százmilliós, vagy akár milliárd naptömegű fekete lyukak fognak összeolvadni. És van bizonyítékunk.
A valaha látott legnagyobb tömegű fekete lyukú bináris jel: HL 287.
S. Zola & NASA / JPL
16:49: Ez HL 287., ahol 150 millió naptömegű fekete lyuk kering egy ~ 18 körül. milliárd naptömegű fekete lyuk. 11 év telik el, amíg a teljes pálya bekövetkezik, és az Általános Relativitáselmélet itt 270 fokos precessziót jósol pályánként, míg a Merkúr esetében ez évszázadonként 43 ívmásodperc.
16:51: Janna hihetetlen munkát végzett itt időben; Még soha nem láttam, hogy egy órás beszélgetés 50 perc után valóban véget érne egy Perimeter nyilvános előadáson. Ejha!
A Föld a NASA műholdas képeinek űrből a 2000-es évek elején.
NASA / Kék Márvány Projekt
16:52: Mi történne, ha a Föld beszippantana fekete lyuk? (Q & Max. kérdése.) Bár Janna nagy választ ad, szeretném leszögezni, hogy gravitációs hullám szempontjából A Földet szétaprítanák, és kapnánk egy “kenet” hullámjelet, ez sokkal zajosabb, statikus-y jel lenne. Amint a Föld lenyeli, az esemény horizontja csak egy apró növekedést mutat, mivel a naptömeg további hárommilliárd része a fekete lyuk sugarát éppen ennyi apró, megfelelő mennyiséggel növelte.
16:55 : Milyen szórakoztató beszélgetés, nagyszerű és frappáns Q & munkamenet, és összességében nagyszerű élmény. Élvezze újra és újra, mert a beszélgetés videója mostantól állandó linkként van beágyazva És köszönöm, hogy ráhangolódtál!
