Svět fyziky byl posledních několik týdnů v tizzy, protože tweety a zvěsti naznačují, že vědci mohli odhalit dlouho hledané vlnky v časoprostoru zvané gravitační vlny. I když některé z nich jsou spekulace, existují určité důkazy, které naznačují, že vědci na gravitačním vlnovém observatoři s laserovým interferometrem (LIGO) se možná setkali s prvním přímým důkazem o těchto vlnách, protože Albert Einstein navrhl jejich existenci před sto lety v jeho obecné teorii. relativity.
Související obsah
- Gravitační vlny udeří dvakrát
- Po století hledání jsme konečně zjistili gravitační vlny
- Sedm jednoduchých způsobů, o kterých víme, že Einstein měl pravdu (prozatím)
- Data Apollo-Era pomáhají vědcům hledat gravitační vlny
Zde je pět věcí, které je třeba vědět o gravitačních vlnách, které se připravují na nadcházející oznámení.
Co jsou?
Pokud si myslíte, že vesmír je obrovským oceánem, gravitační vlny jsou jako vlnky způsobené při pádu předmětu na jeho povrch. Podle Einsteinovy teorie začínají změny v zrychlení masivních objektů v prostoru, jako jsou neutronové hvězdy a černé díry, vyzařující vlnky skrz strukturu časoprostoru - s nejdramatičtějšími účinky kolizí, Joshua Sokol píše pro New Scientist .
Proč jsou tak velcí?
Gravitační vlny by nejen dále podporovaly relativitu, ale mohly by také pomoci vědcům studovat mnoho záhadných jevů ve vesmíru. Astronomové nyní skenují nebe pomocí elektromagnetického spektra, které odhaluje různé typy objektů v závislosti na vlnové délce. Gravitační vlny by byly „nejpřímějším způsobem studia velkého zlomku vesmíru, který je temný, “ říká vědec LISA Pathfinder Bill Weber Gizmodovi . Vlny procházejí, i když jinak obtížně rozpoznatelnými těly, a poskytují pohled do záhadných forem, které by se podobaly jejich vidění v úplně nové vlnové délce.
Ačkoli jsou nepolapitelné, jsou tyto vlnky také ústředním bodem mnoha teorií o nejranějších začátcích vesmíru. Výpočty ukazují, že vesmír prošel obdobím rychlé expanze v sekundách po Velkém třesku. Gravitační vlny vytvořené v tomto rychlém inflačním období by se kroucily vesmírným mikrovlnným pozadím, nejčasnějším zářením, které prostupuje vesmírem. Zvlnění zanechalo stopu jako otisk prstu, který by se dal vysledovat až k počátkům existence. LIGO je navrženo tak, aby detekovalo více nedávných vln, kosmicky řečeno, ale pouhé prokázání, že existují, by byl velkým krokem.
Jak je vědci hledají?
Většina detektorů gravitační vlny pracuje tak, že se pokouší zaznamenat drobné změny ve vzdálenosti mezi objekty oddělenými známým množstvím, hlásí Maddie Stone pro Gizmodo. Myšlenka je taková, že vlna procházející Zemí by zvrásnila časoprostor způsobem, který tuto vzdálenost změní.
Na celém světě existuje několik experimentů, z nichž každý testuje různé techniky. LIGO má například dva detektory umístěné ve vzdálenosti téměř 2 000 mil a agreguje data ze 75 observatoří po celém světě, aby detekoval a trianguloval možné signály z gravitačních vln procházejících Zemí. Další vědci navrhli použití vysoce citlivých atomových hodin k detekci časových zkreslení a Evropská kosmická agentura nedávno spustila satelit, který otestuje technologii, která by vědcům mohla pomoci vymyslet nové způsoby měření minimálních fluktuací ve vesmíru.
Proč je tak těžké odhalit?
Když hodíte kámen do vodní hladiny, zvlnění se zmenšuje, čím dál se pohybují od epicentra. Gravitační vlny se řídí stejným základním principem. Prostor je obrovský a vědci se domnívají, že mnoho zdrojů gravitačních vln jsou těla, která se vznášejí na okrajích vesmíru, což znamená, že jakékoli signály, které se dostanou na Zemi, by byly velmi slabé a těžko izolovatelné. Většina observatoří hledajících gravitační vlny musí vyčesávat nepatrné zkreslení ve struktuře časoprostoru - detektory LIGO mohou například měřit posuny malé jako jedna desetitisícina průměru protonu, píše Sokol.
Počkejte, proč to zní povědomě?
To není poprvé, co vědci oznámili objev gravitačních vln. V roce 2014 astronomové pracující s observatoří BICEP2 poblíž jižního pólu uvedli, že našli důkazy gravitačních vln od úsvitu vesmíru. Ale ukázalo se, že se jedná o falešný poplach způsobený kosmickým prachem. LIGO také v minulosti mělo své falešné pozitivy. V roce 2010, než byla observatoř povýšena na současnou citlivost, vědci zjistili, co považují za důkaz gravitační vlny, ale později si uvědomili, že to byl jen signál, který jejich vlastní vědci vyzkoušeli, zda dokážou rozeznat rozdíl mezi falešným signálem a skutečná věc.
I když nebudeme s jistotou vědět, co se stalo ve LIGO do čtvrtka, ve veřejných záznamech observatoře existují důkazy, které naznačují, že by se tentokrát mohly něčemu skutečně stát. Od současného experimentu, který začal loni v září, ukazují protokoly, že vědci LIGO sledovali nejméně tři vedení v různých částech oblohy, hlásí Sokol. Mohl by to být další falešný poplach, ale zatím fyzici, astronomové a vesmírní nadšenci čekají s rostoucím vzrušením.
