Новости из мира высоких технологий
<p align="center"><img itemprop="contentUrl" class="aligncenter size-full wp-image-221452" title="Нейтронная

Шесть вопросов, на которые могут ответить гравитационные волны



Нейтронная звезда

О первом прямом обнаружении гравитационных волн, как ожидают, будет заявлено 11 февраля учеными обсерватории LIGO (Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory). Используя два гигантских детектора LIGO — один в Ливингстоне, штат Луизиана, а другой в Хэнфорде, штат Вашингтон — ученые измеряли рябь пространства-времени, которая рождается в процессе столкновения двух черных дыр и, похоже, наконец нашли, что искали.

Такое заявление подтвердило бы предсказанные еще Альбертом Эйнштейном гравитационные волны, которые он 100 лет назад сделал частью своей общей теории относительности, но на этом последствия не закончатся. Будучи вибрацией ткани пространства-времени, гравитационные волны часто сравниваются со звуком, их даже преобразовывали в звуковые дорожки. Гравитационно-волновые телескопы позволили бы ученым «слышать» явления так же, как световые телескопы их «видят».

Когда LIGO боролась за финансирование американским правительством в начале 1990-х, ее основными соперниками на слушаниях в Конгрессе были астрономы. «Тогда считали, что LIGO не имеет ничего общего с астрономией», — говорит Клиффорд Вилл, теоретик ОТО в Университете Флориды в Гейнсвилле, один из первых сторонников LIGO. Но с тех пор многое изменилось.

Добро пожаловать в область гравитационно-волновой астрономии. Давайте пройдемся по вопросам и явлениям, которые она могла бы раскрыть.

Существуют ли черные дыры на самом деле?

Сигнал, который ожидается от анонса LIGO, возможно, был произведен двумя сливающимися черными дырами. Подобные события — самые энергетические из известных; сила гравитационных волн, излучаемых ими, может ненадолго затмить все звезды наблюдаемой Вселенной в сумме. Сливающиеся черные дыры также весьма просто интерпретировать по весьма чистым гравитационным волнам.

Слияние черных дыр происходит, когда две черных дыр вращаются по спирали друг относительно друга, излучая энергию в виде гравитационных волн. Эти волны имеют характерный звук (ЛЧМ), который можно использовать для измерения массы двух этих объектов. После этого черные дыры обычно сливаются.

«Представьте два мыльных пузыря, которые подходят так близко, что образуют один пузырь. Деформируется более крупный пузырь», — говорит Тибальд Дамур, гравитационный теоретик из Института передовых научных исследований близ Парижа. Окончательная черная дыра будет идеально сферической формы, но предварительно должна испустить гравитационные волны предсказуемого типа.

Одним из важнейших научных последствий обнаружения слияния черных дыр будет подтверждение существования черных дыр — по крайней мере идеально круглых объектов, состоящих из чистого, пустого, искривленного пространства-времени, как предсказывает общая теория относительности. Другое последствие — слияние проходит так, как предсказывали ученые. У астрономов есть масса косвенных подтверждений этого феномена, но пока это были наблюдения звезд и перегретого газа на орбите черных дыр, а не самих черных дыр.

«Научное сообщество, включая меня, недолюбливает черные дыры. Мы принимаем их как должное, — говорит Франс Преториус, специалист по симуляциям ОТО в Принстонском университете в Нью-Джерси. — Но если задуматься о том, какое это удивительное предсказание, нам нужно воистину удивительное доказательство».

Движутся ли гравитационные волны со скоростью света?

Когда ученые начинают сравнивать наблюдения LIGO с наблюдениями других телескопов, первое, что они проверяют, это в одно ли время прибыл сигнал. Физики считают, что гравитация передается частицами-гравитонами, гравитационным аналогом фотонов. Если, как у фотонов, у этих частиц нет массы, то гравитационные волны будут двигаться со скоростью света, соответствуя предсказанию о скорости гравитационных волн в классической теории относительности. (На их скорость может влиять ускоряющееся расширение Вселенной, но это должно проявляться на дистанциях, значительно превосходящих те, что покрывает LIGO).

Вполне возможно, впрочем, что гравитоны обладают небольшой массой, а значит, гравитационные волны будут двигаться со скоростью меньше световой. Так что, например, если LIGO и Virgo обнаружат гравитационные волны и выяснят, что волны прибыли на Землю позже связанных с космическим событием гамма-лучей, это может иметь судьбоносные последствия для фундаментальной физики.

Состоит ли пространство-время из космических струн?

Еще более странное открытие может случиться, если всплески гравитационных волн будут обнаружены выходящими из «космических струн». Эти гипотетические дефекты кривизны пространства-времени, которые могут быть, а могут и не быть связаны с теорий струн, должны быть бесконечно тонкими, но растянутыми на космические расстояния. Ученые прогнозируют, что космические струны, если они существуют, могут случайно перегибаться; если струна перегнется, она вызовет гравитационный всплеск, который могли бы измерить детекторы вроде LIGO или Virgo.

Нейтронная звезда

Могут ли нейтронные звезды быть неровными?

Нейтронные звезды — это остатки больших звезд, которые коллапсировали под собственным весом и стали настолько плотными, что электроны и протоны начали плавиться в нейтроны. Ученые плохо понимают физику нейтронных дыр, но гравитационные волны могли бы многое о них рассказать. К примеру, интенсивная гравитация на их поверхности приводит к тому, что нейтронные звезды становятся почти идеально сферическими. Но некоторые ученые предположили, что на них могут быть также «горы» — высотой в несколько миллиметров — которые делают эти плотные объекты диаметром в 10 километров, не больше, слегка асимметричными. Нейтронные звезды обычно крутятся очень быстро, поэтому асимметричное распределение массы будет деформировать пространство-время и производить постоянный гравитационно-волновой сигнал в форме синусоиды, замедляя вращение звезды и излучая энергию.

Пары нейтронных звезд, которые вращаются друг вокруг друга, также производят постоянный сигнал. Подобно черным дырам, эти звезды движутся по спирали и в конечном счете сливаются с характерным звуком. Но его специфика отличается от специфики звука черных дыр.

Отчего взрываются звезды?

Черные дыры и нейтронные звезды образуются, когда массивные звезды перестают светить и коллапсируют сами в себя. Астрофизики думают, что этот процесс лежит в основе всех распространенных типов взрывов сверхновых типа II. Моделирование таких сверхновых пока не показало, отчего они зажигаются, но прослушивание гравитационно-волновых всплесков, испускаемых настоящей сверхновой, как полагают, может дать ответ. В зависимости от того, на что похожи волны всплесков, насколько они громкие, как часто происходят и как коррелируют со сверхновыми, за которыми следят электромагнитные телескопы, эти данные могут помочь исключить кучу существующих моделей.

Коллапс

Как быстро расширяется Вселенная?

Расширение Вселенной означает, что далекие объекты, которые удаляются от нашей галактики, выглядят более красными, чем являются в действительности, поскольку излучаемый ими свет растягивается по мере их движения. Космологи оценивают темпы расширения Вселенной, сравнивая красное смещение галактик с тем, как далеки они от нас. Но это расстояние обычно оценивается по яркости сверхновых типа Ia, и эта методика оставляет кучу неопределенностей.

Если несколько детекторов гравитационных волн по всему миру обнаружат сигналы от слияния одних и тех же нейтронных звезд, вместе они могут абсолютно точно оценить громкость сигнала, а вместе с тем и расстояние, на котором произошло слияние. Они также смогут оценить направление, а с ним и выявить галактику, в которой произошло событие. Сравнивая красное смещение этой галактики с расстоянием до сливающихся звезд, можно получить независимый темп космического расширения, возможно, более точный, чем позволяют современные методы.


Источник: Шесть вопросов, на которые могут ответить гравитационные волны
Теги: исследования Открытия физика Время Астрономия Астрофизика Вселенная Гравитационные волны Анонс вес

Комментарии (0)

Пока комментариев к статье нет, но вы можете стать первым.
Написать комментарий:
Напишите ответ :
Шесть неожиданных фактов о гравитационных волнах
Шесть неожиданных фактов о гравитационных волнах
0
Новости высоких технологий 10:00 21 фев 2016
Только гений ответит на 8 вопросов к этому рисунку!
Только гений ответит на 8 вопросов к этому рисунку!
8
Мир Путешествий 17:33 11 фев 2018
Что подарить на День Святого Валентина? Что подарить на День Святого Валентина?
6
Интересности 10:06 02 авг 2017
Как красиво ответить на бестактные вопросы?
Как красиво ответить на бестактные вопросы?
24
Интересности 10:06 02 авг 2017
Можно ли убирать в воскресенье? На сомнительный вопрос ответили церковные служители.
Можно ли убирать в воскресенье? На сомнительный вопрос ответили церковные служители.
0
Мир Путешествий 16:06 Вчера
Мы нашли гравитационные волны. Что дальше?
Мы нашли гравитационные волны. Что дальше?
0
Новости высоких технологий 09:30 12 фев 2016
Даже Эйнштейн сомневался в существовании гравитационных волн
Даже Эйнштейн сомневался в существовании гравитационных волн
0
Новости высоких технологий 11:00 23 фев 2016
LIGO обнаружила второй источник гравитационных волн
LIGO обнаружила второй источник гравитационных волн
0
Новости высоких технологий 06:30 17 июн 2016
На эти 3 вопроса могут правильно ответить только гении и шизофреники
На эти 3 вопроса могут правильно ответить только гении и шизофреники
2
Интересности 20:13 01 авг 2017
Слабые гравитационные волны могут скоро появиться на радаре LIGO
Слабые гравитационные волны могут скоро появиться на радаре LIGO
0
Новости высоких технологий 16:30 07 апр 2016
Аллегрова, Собчак и Нюша без косметики порадовали «Новую волну»
Аллегрова, Собчак и Нюша без косметики порадовали «Новую волну»
17
Интересности 16:01 10 сен 2016
На эти 3 вопроса правильно отвечают только шизофреники. Ну или гении
На эти 3 вопроса правильно отвечают только шизофреники. Ну или гении
2
Интересности 09:00 22 окт 2016
Про подругу-дуру и замужество
Про подругу-дуру и замужество
0
Живи правильно 06:34 Сегодня

Выберете причину обращения:

Выберите действие

Укажите ваш емейл:

Укажите емейл

Такого емейла у нас нет.

Проверьте ваш емейл:

Укажите емейл

Почему-то мы не можем найти ваши данные. Напишите, пожалуйста, в специальный раздел обратной связи: Не смогли найти емейл. Наш менеджер разберется в сложившейся ситуации.

Ваши данные удалены

Просим прощения за доставленные неудобства