Τι είναι ένα βαρυτικό κύμα; Βαρυτικά κύματα.

26.09.2019

Εκατό χρόνια μετά τη θεωρητική πρόβλεψη που έκανε ο Άλμπερτ Αϊνστάιν στο πλαίσιο της γενικής θεωρίας της σχετικότητας, οι επιστήμονες μπόρεσαν να επιβεβαιώσουν την ύπαρξη βαρυτικών κυμάτων. Ξεκινά η εποχή μιας θεμελιωδώς νέας μεθόδου για τη μελέτη του βαθέως διαστήματος - της αστρονομίας των βαρυτικών κυμάτων.

Υπάρχουν διαφορετικές ανακαλύψεις. Υπάρχουν τυχαίες, είναι κοινές στην αστρονομία. Δεν υπάρχουν εντελώς τυχαίες, που έγιναν ως αποτέλεσμα προσεκτικού «χτενίσματος της περιοχής», όπως η ανακάλυψη του Ουρανού από τον William Herschel. Υπάρχουν σερεντιάλ - όταν ένα έψαχναν και έβρισκαν άλλο: για παράδειγμα, ανακάλυψαν την Αμερική. Αλλά ιδιαίτερο μέροςΣτην επιστήμη, οι προγραμματισμένες ανακαλύψεις καταλαμβάνουν το προσκήνιο. Βασίζονται σε μια σαφή θεωρητική πρόβλεψη. Αυτό που προβλέπεται αναζητείται πρωτίστως για να επιβεβαιωθεί η θεωρία. Τέτοιες ανακαλύψεις περιλαμβάνουν την ανακάλυψη του μποζονίου Higgs στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων και την ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων χρησιμοποιώντας το παρατηρητήριο βαρυτικών κυμάτων συμβολόμετρο λέιζερ LIGO. Αλλά για να καταγράψετε κάποιο φαινόμενο που προβλέπεται από τη θεωρία, πρέπει να έχετε μια αρκετά καλή κατανόηση του τι ακριβώς και πού να κοιτάξετε, καθώς και ποια εργαλεία χρειάζονται για αυτό.

Βαρυτικά κύματαπαραδοσιακά ονομάζεται πρόβλεψη της γενικής θεωρίας της σχετικότητας (GTR), και αυτό είναι πράγματι έτσι (αν και τώρα τέτοια κύματα υπάρχουν σε όλα τα μοντέλα εναλλακτικά του GTR ή που το συμπληρώνουν). Η εμφάνιση των κυμάτων προκαλείται από το πεπερασμένο της ταχύτητας διάδοσης της βαρυτικής αλληλεπίδρασης (στη γενική σχετικότητα αυτή η ταχύτητα είναι ακριβώς ίση με την ταχύτητα του φωτός). Τέτοια κύματα είναι διαταραχές του χωροχρόνου που διαδίδονται από μια πηγή. Για να εμφανιστούν βαρυτικά κύματα, η πηγή πρέπει να πάλλεται ή να κινείται με επιταχυνόμενο ρυθμό, αλλά με συγκεκριμένο τρόπο. Ας πούμε ότι κινήσεις με τέλεια σφαιρική ή κυλινδρική συμμετρία δεν είναι κατάλληλες. Υπάρχουν πολλές τέτοιες πηγές, αλλά συχνά έχουν μικρή μάζα, ανεπαρκή για τη δημιουργία ισχυρού σήματος. Άλλωστε, η βαρύτητα είναι η πιο αδύναμη από τις τέσσερις θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις, επομένως είναι πολύ δύσκολο να καταχωρηθεί ένα βαρυτικό σήμα. Επιπλέον, για την εγγραφή είναι απαραίτητο το σήμα να αλλάζει γρήγορα με την πάροδο του χρόνου, δηλαδή να έχει αρκετά υψηλή συχνότητα. Διαφορετικά, δεν θα μπορούμε να το καταχωρήσουμε, καθώς οι αλλαγές θα είναι πολύ αργές. Αυτό σημαίνει ότι τα αντικείμενα πρέπει επίσης να είναι συμπαγή.

Αρχικά, μεγάλος ενθουσιασμός προκλήθηκε από εκρήξεις σουπερνόβα που συμβαίνουν σε γαλαξίες σαν τον δικό μας κάθε μερικές δεκαετίες. Αυτό σημαίνει ότι εάν μπορούμε να επιτύχουμε μια ευαισθησία που μας επιτρέπει να βλέπουμε ένα σήμα από απόσταση πολλών εκατομμυρίων ετών φωτός, μπορούμε να υπολογίζουμε σε πολλά σήματα ανά έτος. Αλλά αργότερα αποδείχθηκε ότι οι αρχικές εκτιμήσεις για τη δύναμη της απελευθέρωσης ενέργειας με τη μορφή βαρυτικών κυμάτων κατά τη διάρκεια μιας έκρηξης σουπερνόβα ήταν υπερβολικά αισιόδοξες και ένα τόσο αδύναμο σήμα θα μπορούσε να ανιχνευθεί μόνο αν είχε ξεσπάσει ένας σουπερνόβα στον Γαλαξία μας.

Μια άλλη επιλογή για τεράστια συμπαγή αντικείμενα που κινούνται γρήγορα είναι τα αστέρια νετρονίων ή οι μαύρες τρύπες. Μπορούμε να δούμε είτε τη διαδικασία σχηματισμού τους, είτε τη διαδικασία αλληλεπίδρασης μεταξύ τους. Τα τελευταία στάδια της κατάρρευσης των αστρικών πυρήνων, που οδηγούν στο σχηματισμό συμπαγών αντικειμένων, καθώς και τα τελευταία στάδια της συγχώνευσης άστρων νετρονίων και μαύρων οπών, έχουν διάρκεια της τάξης πολλών χιλιοστών του δευτερολέπτου (που αντιστοιχεί σε συχνότητα εκατοντάδες hertz) - ακριβώς αυτό που χρειάζεται. Σε αυτή την περίπτωση, απελευθερώνεται πολλή ενέργεια, συμπεριλαμβανομένης (και μερικές φορές κυρίως) με τη μορφή βαρυτικών κυμάτων, καθώς τα ογκώδη συμπαγή σώματα κάνουν ορισμένες γρήγορες κινήσεις. Αυτές είναι οι ιδανικές μας πηγές.

Είναι αλήθεια ότι οι σουπερνόβα εκρήγνυνται στον Γαλαξία μία φορά κάθε μερικές δεκαετίες, οι συγχωνεύσεις άστρων νετρονίων συμβαίνουν μία φορά κάθε δύο δεκάδες χιλιάδες χρόνια και οι μαύρες τρύπες συγχωνεύονται μεταξύ τους ακόμη λιγότερο συχνά. Αλλά το σήμα είναι πολύ πιο ισχυρό και τα χαρακτηριστικά του μπορούν να υπολογιστούν με μεγάλη ακρίβεια. Αλλά τώρα πρέπει να είμαστε σε θέση να δούμε το σήμα από απόσταση πολλών εκατοντάδων εκατομμυρίων ετών φωτός για να καλύψουμε αρκετές δεκάδες χιλιάδες γαλαξίες και να ανιχνεύσουμε πολλά σήματα σε ένα χρόνο.

Έχοντας αποφασίσει για τις πηγές, θα αρχίσουμε να σχεδιάζουμε τον ανιχνευτή. Για να γίνει αυτό, πρέπει να καταλάβετε τι κάνει ένα βαρυτικό κύμα. Χωρίς να υπεισέλθουμε σε λεπτομέρειες, μπορούμε να πούμε ότι η διέλευση ενός βαρυτικού κύματος προκαλεί μια παλιρροιακή δύναμη (οι συνηθισμένες σεληνιακές ή ηλιακές παλίρροιες είναι ένα ξεχωριστό φαινόμενο και τα βαρυτικά κύματα δεν έχουν καμία σχέση με αυτό). Έτσι, μπορείτε να πάρετε, για παράδειγμα, έναν μεταλλικό κύλινδρο, να τον εξοπλίσετε με αισθητήρες και να μελετήσετε τους κραδασμούς του. Αυτό δεν είναι δύσκολο, γι' αυτό και τέτοιες εγκαταστάσεις άρχισαν να γίνονται πριν από μισό αιώνα (διατίθενται επίσης στη Ρωσία· τώρα εγκαθίσταται στο υπόγειο εργαστήριο Baksan ένας βελτιωμένος ανιχνευτής που αναπτύχθηκε από την ομάδα του Valentin Rudenko από το SAI MSU). Το πρόβλημα είναι ότι μια τέτοια συσκευή θα δει το σήμα χωρίς βαρυτικά κύματα. Υπάρχουν πολλοί θόρυβοι που είναι δύσκολο να αντιμετωπιστούν. Είναι δυνατό (και έχει γίνει!) να εγκαταστήσετε τον ανιχνευτή υπόγεια, προσπαθήστε να τον απομονώσετε, να τον ψύξετε σε χαμηλές θερμοκρασίες, αλλά χρειάζεστε ακόμα ένα πολύ ισχυρό σήμα βαρυτικού κύματος για να υπερβείτε το επίπεδο θορύβου. Αλλά ισχυρά σήματα έρχονται σπάνια.

Ως εκ τούτου, η επιλογή έγινε υπέρ ενός άλλου σχεδίου, το οποίο προτάθηκε το 1962 από τους Vladislav Pustovoit και Mikhail Herzenstein. Σε ένα άρθρο που δημοσιεύτηκε στο JETP (Journal of Experimental and Theoretical Physics), πρότειναν τη χρήση ενός συμβολόμετρου Michelson για την ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων. Η δέσμη λέιζερ περνά μεταξύ των κατόπτρων στους δύο βραχίονες του συμβολόμετρου και στη συνέχεια προστίθενται οι ακτίνες από διαφορετικούς βραχίονες. Αναλύοντας το αποτέλεσμα της παρεμβολής δέσμης, μπορεί να μετρηθεί η σχετική αλλαγή στα μήκη των βραχιόνων. Αυτές είναι πολύ ακριβείς μετρήσεις, οπότε αν ξεπεράσετε τον θόρυβο, μπορείτε να επιτύχετε φανταστική ευαισθησία.

Στις αρχές της δεκαετίας του 1990, αποφασίστηκε να κατασκευαστούν αρκετοί ανιχνευτές χρησιμοποιώντας αυτό το σχέδιο. Οι πρώτες που τέθηκαν σε λειτουργία ήταν σχετικά μικρές εγκαταστάσεις, το GEO600 στην Ευρώπη και το TAMA300 στην Ιαπωνία (οι αριθμοί αντιστοιχούν στο μήκος των βραχιόνων σε μέτρα) για τη δοκιμή της τεχνολογίας. Αλλά οι κύριοι παίκτες επρόκειτο να είναι οι εγκαταστάσεις LIGO στις ΗΠΑ και η VIRGO στην Ευρώπη. Το μέγεθος αυτών των οργάνων μετριέται ήδη σε χιλιόμετρα και η τελική προγραμματισμένη ευαισθησία θα πρέπει να επιτρέπει την προβολή δεκάδων, αν όχι εκατοντάδων γεγονότων ετησίως.

Γιατί χρειάζονται πολλές συσκευές; Κυρίως για διασταυρούμενη επικύρωση, αφού υπάρχουν τοπικοί θόρυβοι (π.χ. σεισμικοί). Η ταυτόχρονη εγγραφή του σήματος στις βορειοδυτικές Ηνωμένες Πολιτείες και την Ιταλία θα ήταν εξαιρετική απόδειξη εξωτερική προέλευση. Αλλά υπάρχει ένας δεύτερος λόγος: οι ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων είναι πολύ φτωχοί στον προσδιορισμό της κατεύθυνσης προς την πηγή. Αλλά εάν υπάρχουν αρκετοί ανιχνευτές σε απόσταση μεταξύ τους, θα είναι δυνατό να υποδειχθεί η κατεύθυνση με μεγάλη ακρίβεια.

Γίγαντες λέιζερ

Στο δικό του πρωτότυπη μορφήΟι ανιχνευτές LIGO κατασκευάστηκαν το 2002 και η VIRGO το 2003. Σύμφωνα με το σχέδιο, αυτό ήταν μόνο το πρώτο στάδιο. Όλες οι εγκαταστάσεις λειτούργησαν για αρκετά χρόνια και το 2010-2011 σταμάτησαν για τροποποιήσεις, ώστε στη συνέχεια να φτάσουν στην προβλεπόμενη υψηλή ευαισθησία. Οι ανιχνευτές LIGO ήταν οι πρώτοι που λειτούργησαν τον Σεπτέμβριο του 2015, η VIRGO θα πρέπει να ενταχθεί το δεύτερο εξάμηνο του 2016 και από αυτό το στάδιο η ευαισθησία μας επιτρέπει να ελπίζουμε στην καταγραφή τουλάχιστον πολλών γεγονότων ετησίως.

Μετά την έναρξη λειτουργίας του LIGO, ο αναμενόμενος ρυθμός ριπών ήταν περίπου ένα συμβάν ανά μήνα. Οι αστροφυσικοί υπολόγισαν εκ των προτέρων ότι τα πρώτα αναμενόμενα γεγονότα θα ήταν οι συγχωνεύσεις μαύρων οπών. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι μαύρες τρύπες είναι συνήθως δέκα φορές βαρύτερες από τα αστέρια νετρονίων, το σήμα είναι πιο ισχυρό και είναι «ορατό» από μεγάλες αποστάσεις, κάτι που αντισταθμίζει περισσότερο τον χαμηλότερο ρυθμό γεγονότων ανά γαλαξία. Ευτυχώς, δεν χρειάστηκε να περιμένουμε πολύ. Στις 14 Σεπτεμβρίου 2015, και οι δύο εγκαταστάσεις κατέγραψαν ένα σχεδόν πανομοιότυπο σήμα, με το όνομα GW150914.

Με αρκετά απλή ανάλυση, μπορούν να ληφθούν δεδομένα όπως οι μάζες των μαύρων τρυπών, η ισχύς του σήματος και η απόσταση από την πηγή. Η μάζα και το μέγεθος των μαύρων οπών σχετίζονται με έναν πολύ απλό και πολύ γνωστό τρόπο και από τη συχνότητα του σήματος μπορεί κανείς να εκτιμήσει αμέσως το μέγεθος της περιοχής απελευθέρωσης ενέργειας. Σε αυτή την περίπτωση, το μέγεθος έδειχνε ότι από δύο τρύπες με μάζα 25-30 και 35-40 ηλιακές μάζες, σχηματίστηκε μια μαύρη τρύπα με μάζα μεγαλύτερη από 60 ηλιακές μάζες. Γνωρίζοντας αυτά τα δεδομένα, μπορεί κανείς να λάβει τη συνολική ενέργεια της έκρηξης. Σχεδόν τρεις ηλιακές μάζες μετατράπηκαν σε βαρυτική ακτινοβολία. Αυτό αντιστοιχεί στη φωτεινότητα 1023 ηλιακών φωτεινοτήτων - περίπου το ίδιο ποσό με αυτό που εκπέμπουν όλα τα αστέρια στο ορατό μέρος του Σύμπαντος κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου (εκατό του δευτερολέπτου). Και από τη γνωστή ενέργεια και το μέγεθος του μετρούμενου σήματος, προκύπτει η απόσταση. Η μεγάλη μάζα των συγχωνευμένων σωμάτων κατέστησε δυνατή την καταγραφή ενός γεγονότος που συνέβη σε έναν μακρινό γαλαξία: το σήμα χρειάστηκε περίπου 1,3 δισεκατομμύρια χρόνια για να φτάσει σε εμάς.

Μια πιο λεπτομερής ανάλυση καθιστά δυνατή την αποσαφήνιση της αναλογίας μάζας των μαύρων οπών και την κατανόηση του τρόπου περιστροφής τους γύρω από τον άξονά τους, καθώς και τον προσδιορισμό ορισμένων άλλων παραμέτρων. Επιπλέον, το σήμα από δύο εγκαταστάσεις καθιστά δυνατό τον κατά προσέγγιση προσδιορισμό της κατεύθυνσης της έκρηξης. Δυστυχώς, η ακρίβεια εδώ δεν είναι ακόμη πολύ υψηλή, αλλά με την έναρξη λειτουργίας του ενημερωμένου VIRGO θα αυξηθεί. Και σε λίγα χρόνια, ο ιαπωνικός ανιχνευτής KAGRA θα αρχίσει να λαμβάνει σήματα. Στη συνέχεια, ένας από τους ανιχνευτές LIGO (αρχικά ήταν τρεις, μια από τις εγκαταστάσεις ήταν διπλή) θα συναρμολογηθεί στην Ινδία και αναμένεται να καταγράφονται πολλές δεκάδες συμβάντα ετησίως.

Η εποχή της νέας αστρονομίας

Αυτή τη στιγμή, το πιο σημαντικό αποτέλεσμα της δουλειάς του LIGO είναι η επιβεβαίωση της ύπαρξης βαρυτικών κυμάτων. Επιπλέον, η πρώτη έκρηξη κατέστησε δυνατή τη βελτίωση των περιορισμών στη μάζα του βαρυτονίου (στη γενική σχετικότητα έχει μηδενική μάζα), καθώς και τον πιο ισχυρό περιορισμό της διαφοράς μεταξύ της ταχύτητας διάδοσης της βαρύτητας και της ταχύτητας φως. Αλλά οι επιστήμονες ελπίζουν ότι ήδη το 2016 θα είναι σε θέση να αποκτήσουν πολλά νέα αστροφυσικά δεδομένα χρησιμοποιώντας το LIGO και το VIRGO.

Πρώτον, τα δεδομένα από τα παρατηρητήρια βαρυτικών κυμάτων παρέχουν μια νέα οδό για τη μελέτη των μαύρων τρυπών. Εάν προηγουμένως ήταν δυνατή μόνο η παρατήρηση των ροών της ύλης κοντά σε αυτά τα αντικείμενα, τώρα μπορείτε να «δείτε» άμεσα τη διαδικασία συγχώνευσης και «ηρεμίας» της προκύπτουσας μαύρης τρύπας, πώς ο ορίζοντας της κυμαίνεται, παίρνοντας το τελικό της σχήμα ( καθορίζεται με περιστροφή). Πιθανώς, μέχρι την ανακάλυψη της εξάτμισης των μαύρων τρυπών του Hawking (προς το παρόν αυτή η διαδικασία παραμένει υπόθεση), η μελέτη των συγχωνεύσεων θα παρέχει καλύτερες άμεσες πληροφορίες για αυτές.

Η επίσημη ημέρα ανακάλυψης (ανίχνευσης) βαρυτικών κυμάτων είναι η 11η Φεβρουαρίου 2016. Ήταν τότε, σε συνέντευξη Τύπου που πραγματοποιήθηκε στην Ουάσιγκτον, που οι ηγέτες της συνεργασίας LIGO ανακοίνωσαν ότι μια ομάδα ερευνητών κατάφερε να καταγράψει αυτό το φαινόμενο για πρώτη φορά στην ανθρώπινη ιστορία.

Προφητείες του μεγάλου Αϊνστάιν

Το γεγονός ότι υπάρχουν βαρυτικά κύματα προτάθηκε από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν στις αρχές του περασμένου αιώνα (1916) στο πλαίσιο της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας (GTR). Δεν μπορεί παρά να θαυμάσει κανείς τις λαμπρές ικανότητες του διάσημου φυσικού, ο οποίος, με ελάχιστα πραγματικά δεδομένα, κατάφερε να βγάλει τόσο εκτεταμένα συμπεράσματα. Ανάμεσα σε πολλά άλλα προβλεπόμενα φυσικά φαινόμενα που επιβεβαιώθηκαν τον επόμενο αιώνα (επιβράδυνση της ροής του χρόνου, αλλαγή κατεύθυνσης ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολίασε βαρυτικά πεδία κ.λπ.) μέχρι πρόσφατα δεν ήταν δυνατό να ανιχνευθεί πρακτικά η παρουσία αυτού του τύπου κυματικής αλληλεπίδρασης μεταξύ των σωμάτων.

Είναι η βαρύτητα μια ψευδαίσθηση;

Γενικά, υπό το πρίσμα της Θεωρίας της Σχετικότητας, η βαρύτητα δύσκολα μπορεί να ονομαστεί δύναμη. διαταραχές ή καμπυλότητες του χωροχρονικού συνεχούς. Ένα καλό παράδειγμαΈνα τεντωμένο κομμάτι υφάσματος μπορεί να χρησιμεύσει ως παράδειγμα αυτού του αξιώματος. Κάτω από το βάρος ενός ογκώδους αντικειμένου που τοποθετείται σε μια τέτοια επιφάνεια, σχηματίζεται μια κοιλότητα. Άλλα αντικείμενα, όταν κινούνται κοντά σε αυτήν την ανωμαλία, θα αλλάξουν την τροχιά της κίνησής τους, σαν να «έλκονται». Και όσο μεγαλύτερο είναι το βάρος του αντικειμένου (τόσο μεγαλύτερη είναι η διάμετρος και το βάθος της καμπυλότητας), τόσο μεγαλύτερη είναι η «δύναμη έλξης». Καθώς κινείται κατά μήκος του υφάσματος, μπορεί κανείς να παρατηρήσει την εμφάνιση διαφορετικών «κυματισμών».

Κάτι παρόμοιο συμβαίνει και στο διάστημα. Κάθε ταχέως κινούμενη μαζική ύλη είναι πηγή διακυμάνσεων στην πυκνότητα του χώρου και του χρόνου. Ένα βαρυτικό κύμα με σημαντικό πλάτος σχηματίζεται από σώματα με εξαιρετικά μεγάλες μάζες ή όταν κινούνται με τεράστιες επιταχύνσεις.

Φυσικά χαρακτηριστικά

Οι διακυμάνσεις στη μετρική του χωροχρόνου εκδηλώνονται ως αλλαγές στο βαρυτικό πεδίο. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται αλλιώς κυματισμοί χωροχρόνου. Το βαρυτικό κύμα επηρεάζει τα σώματα και τα αντικείμενα που συναντώνται, συμπιέζοντάς τα και τεντώνοντάς τα. Το μέγεθος της παραμόρφωσης είναι πολύ ασήμαντο - περίπου 10 -21 από το αρχικό μέγεθος. Η όλη δυσκολία ανίχνευσης αυτού του φαινομένου ήταν ότι οι ερευνητές έπρεπε να μάθουν πώς να μετρούν και να καταγράφουν τέτοιες αλλαγές χρησιμοποιώντας κατάλληλο εξοπλισμό. Η ισχύς της βαρυτικής ακτινοβολίας είναι επίσης εξαιρετικά μικρή - για ολόκληρο το ηλιακό σύστημα είναι αρκετά κιλοβάτ.

Η ταχύτητα διάδοσης των βαρυτικών κυμάτων εξαρτάται ελαφρώς από τις ιδιότητες του αγώγιμου μέσου. Το πλάτος των ταλαντώσεων σταδιακά μειώνεται με την απόσταση από την πηγή, αλλά ποτέ δεν φτάνει στο μηδέν. Η συχνότητα κυμαίνεται από αρκετές δεκάδες έως εκατοντάδες Hertz. Η ταχύτητα των βαρυτικών κυμάτων στο διαστρικό μέσο πλησιάζει την ταχύτητα του φωτός.

Περιστασιακά στοιχεία

Η πρώτη θεωρητική επιβεβαίωση της ύπαρξης βαρυτικών κυμάτων ελήφθη από τον Αμερικανό αστρονόμο Joseph Taylor και τον βοηθό του Russell Hulse το 1974. Μελετώντας την απεραντοσύνη του Σύμπαντος χρησιμοποιώντας το ραδιοτηλεσκόπιο του Παρατηρητηρίου Arecibo (Πουέρτο Ρίκο), οι ερευνητές ανακάλυψαν το πάλσαρ PSR B1913+16, το οποίο είναι ένα δυαδικό σύστημα άστρων νετρονίων που περιστρέφονται γύρω από ένα κοινό κέντρο μάζας με σταθερή γωνιακή ταχύτητα (μια μάλλον σπάνια περίπτωση). Κάθε χρόνο η περίοδος κυκλοφορίας, αρχικά 3,75 ώρες, μειώνεται κατά 70 ms. Αυτή η τιμή είναι πλήρως συνεπής με τα συμπεράσματα από τις εξισώσεις της γενικής σχετικότητας, οι οποίες προβλέπουν αύξηση της ταχύτητας περιστροφής τέτοιων συστημάτων λόγω της δαπάνης ενέργειας για τη δημιουργία βαρυτικών κυμάτων. Στη συνέχεια, ανακαλύφθηκαν αρκετά διπλά πάλσαρ και λευκοί νάνοι με παρόμοια συμπεριφορά. Οι αστρονόμοι του ραδιοφώνου D. Taylor και R. Hulse βραβεύτηκαν βραβείο Νόμπελστη φυσική για την ανακάλυψη νέων δυνατοτήτων μελέτης βαρυτικών πεδίων.

Διαφυγής από βαρυτικό κύμα

Η πρώτη ανακοίνωση για την ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων ήρθε από τον επιστήμονα του Πανεπιστημίου του Μέριλαντ Τζόζεφ Βέμπερ (ΗΠΑ) το 1969. Για τους σκοπούς αυτούς, χρησιμοποίησε δύο βαρυτικές κεραίες δικής του σχεδίασης, που χωρίζονται σε απόσταση δύο χιλιομέτρων. Ο ανιχνευτής συντονισμού ήταν ένας στερεός κύλινδρος αλουμινίου δύο μέτρων με καλή μόνωση κραδασμών, εξοπλισμένος με ευαίσθητους πιεζοηλεκτρικούς αισθητήρες. Το πλάτος των ταλαντώσεων που φέρεται να κατέγραψε ο Weber αποδείχθηκε ότι ήταν περισσότερο από ένα εκατομμύριο φορές υψηλότερο από την αναμενόμενη τιμή. Οι προσπάθειες άλλων επιστημόνων να επαναλάβουν την «επιτυχία» του Αμερικανού φυσικού χρησιμοποιώντας παρόμοιο εξοπλισμό δεν έφεραν θετικά αποτελέσματα. Λίγα χρόνια αργότερα, το έργο του Weber σε αυτόν τον τομέα αναγνωρίστηκε ως αβάσιμο, αλλά έδωσε ώθηση στην ανάπτυξη της «βαρυτικής έκρηξης», η οποία προσέλκυσε πολλούς ειδικούς σε αυτόν τον τομέα έρευνας. Παρεμπιπτόντως, ο ίδιος ο Joseph Weber ήταν σίγουρος μέχρι το τέλος των ημερών του ότι δεχόταν βαρυτικά κύματα.

Βελτίωση του εξοπλισμού λήψης

Στη δεκαετία του '70, ο επιστήμονας Bill Fairbank (ΗΠΑ) ανέπτυξε το σχεδιασμό μιας κεραίας βαρυτικών κυμάτων, που ψύχεται χρησιμοποιώντας SQUIDS - εξαιρετικά ευαίσθητα μαγνητόμετρα. Οι τεχνολογίες που υπήρχαν εκείνη την εποχή δεν επέτρεψαν στον εφευρέτη να δει το προϊόν του κατασκευασμένο σε «μέταλλο».

Ο βαρυτικός ανιχνευτής Auriga στο Εθνικό Εργαστήριο Legnar (Πάντοβα, Ιταλία) έχει σχεδιαστεί χρησιμοποιώντας αυτήν την αρχή. Ο σχεδιασμός βασίζεται σε έναν κύλινδρο αλουμινίου-μαγνήσιου, μήκους 3 μέτρων και διαμέτρου 0,6 μέτρων. Δέκτηςβάρους 2,3 τόνων αιωρούμενο σε μονωμένο, ψυγμένο σχεδόν στο απόλυτο μηδέν θάλαμος κενού. Για την καταγραφή και την ανίχνευση κραδασμών, χρησιμοποιείται ένας βοηθητικός συντονιστής κιλών και ένα συγκρότημα μέτρησης που βασίζεται σε υπολογιστή. Η δηλωμένη ευαισθησία του εξοπλισμού είναι 10 -20.

Συμβολόμετρα

Η λειτουργία των ανιχνευτών παρεμβολής βαρυτικών κυμάτων βασίζεται στις ίδιες αρχές στις οποίες λειτουργεί το συμβολόμετρο Michelson. Η δέσμη λέιζερ που εκπέμπεται από την πηγή χωρίζεται σε δύο ρεύματα. Μετά από πολλαπλές αντανακλάσεις και διαδρομές κατά μήκος των βραχιόνων της συσκευής, οι ροές συγκεντρώνονται ξανά και με βάση την τελική κρίνεται αν τυχόν διαταραχές (για παράδειγμα, ένα βαρυτικό κύμα) επηρέασαν την πορεία των ακτίνων. Παρόμοιος εξοπλισμός έχει δημιουργηθεί σε πολλές χώρες:

GEO 600 (Ανόβερο, Γερμανία). Το μήκος των σηράγγων κενού είναι 600 μέτρα.
TAMA (Ιαπωνία) με ώμους 300 μ.
Το VIRGO (Πίζα, Ιταλία) είναι ένα κοινό γαλλο-ιταλικό έργο που ξεκίνησε το 2007 με τούνελ τριών χιλιομέτρων.
LIGO (ΗΠΑ, Ακτή του Ειρηνικού), το οποίο κυνηγάει βαρυτικά κύματα από το 2002.

Το τελευταίο αξίζει να εξεταστεί με περισσότερες λεπτομέρειες.

LIGO Advanced

Το έργο δημιουργήθηκε με πρωτοβουλία επιστημόνων από τα Ινστιτούτα Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης και της Καλιφόρνια. Περιλαμβάνει δύο παρατηρητήρια, που χωρίζονται κατά 3 χιλιάδες χιλιόμετρα, στην Ουάσιγκτον (τις πόλεις Λίβινγκστον και Χάνφορντ) με τρία πανομοιότυπα συμβολόμετρα. Το μήκος των κάθετων σηράγγων κενού είναι 4 χιλιάδες μέτρα. Αυτά είναι τα μεγαλύτερα που λειτουργούν αυτή τη στιγμή παρόμοιες δομές. Μέχρι το 2011, πολυάριθμες προσπάθειες ανίχνευσης βαρυτικών κυμάτων δεν έφεραν κανένα αποτέλεσμα. Ο σημαντικός εκσυγχρονισμός που πραγματοποιήθηκε (Advanced LIGO) αύξησε την ευαισθησία του εξοπλισμού στην περιοχή των 300-500 Hz κατά περισσότερο από πέντε φορές και στην περιοχή χαμηλής συχνότητας (έως 60 Hz) κατά σχεδόν μια τάξη μεγέθους, φτάνοντας η πολυπόθητη αξία του 10 -21. Το ενημερωμένο έργο ξεκίνησε τον Σεπτέμβριο του 2015 και οι προσπάθειες περισσότερων από χιλίων συνεργατών ανταμείφθηκαν με τα αποτελέσματα.

Εντοπίστηκαν βαρυτικά κύματα

Στις 14 Σεπτεμβρίου 2015, προηγμένοι ανιχνευτές LIGO, με διάστημα 7 ms, κατέγραψαν βαρυτικά κύματα που φτάνουν στον πλανήτη μας από το μεγαλύτερο φαινόμενο που συνέβη στα περίχωρα του παρατηρήσιμου Σύμπαντος - τη συγχώνευση δύο μεγάλων μαύρων οπών με μάζες 29 και 36 φορές μεγαλύτερη από τη μάζα του Ήλιου. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας, που έλαβε χώρα πριν από περισσότερα από 1,3 δισεκατομμύρια χρόνια, περίπου τρεις ηλιακές μάζες ύλης καταναλώθηκαν σε κλάσματα του δευτερολέπτου εκπέμποντας βαρυτικά κύματα. Η καταγεγραμμένη αρχική συχνότητα των βαρυτικών κυμάτων ήταν 35 Hz και η μέγιστη τιμή κορυφής έφτασε τα 250 Hz.

Τα αποτελέσματα που λήφθηκαν υποβλήθηκαν επανειλημμένα σε ολοκληρωμένη επαλήθευση και επεξεργασία και οι εναλλακτικές ερμηνείες των δεδομένων που ελήφθησαν εξαλείφθηκαν προσεκτικά. Τέλος, πέρυσι ανακοινώθηκε στην παγκόσμια κοινότητα η απευθείας καταγραφή του φαινομένου που είχε προβλέψει ο Αϊνστάιν.

Ένα γεγονός που καταδεικνύει το τιτάνιο έργο των ερευνητών: το πλάτος των διακυμάνσεων στο μέγεθος των βραχιόνων συμβολόμετρου ήταν 10 -19 m - αυτή η τιμή είναι ίσες φορές μικρότερη από τη διάμετρο ενός ατόμου, καθώς το ίδιο το άτομο είναι μικρότερο από πορτοκάλι.

Μελλοντικές προοπτικές

Η ανακάλυψη επιβεβαιώνει για άλλη μια φορά ότι η Γενική Θεωρία της Σχετικότητας δεν είναι απλώς ένα σύνολο αφηρημένων τύπων, αλλά μια θεμελιωδώς νέα ματιά στην ουσία των βαρυτικών κυμάτων και της βαρύτητας γενικότερα.

Σε περαιτέρω έρευνα, οι επιστήμονες έχουν μεγάλες ελπίδες για το έργο ELSA: τη δημιουργία ενός γιγαντιαίου τροχιακού συμβολόμετρου με βραχίονες περίπου 5 εκατομμυρίων χιλιομέτρων, ικανού να ανιχνεύει ακόμη και μικρές διαταραχές στα βαρυτικά πεδία. Η ενεργοποίηση της εργασίας προς αυτή την κατεύθυνση μπορεί να πει πολλά νέα πράγματα για τα κύρια στάδια της ανάπτυξης του Σύμπαντος, για διαδικασίες που είναι δύσκολο ή αδύνατο να παρατηρηθούν στις παραδοσιακές περιοχές. Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι οι μαύρες τρύπες, των οποίων τα βαρυτικά κύματα θα ανιχνευθούν στο μέλλον, θα πουν πολλά για τη φύση τους.

Για να μελετήσουμε την κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου μικροκυμάτων, η οποία μπορεί να μας πει για τις πρώτες στιγμές του κόσμου μας μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, θα απαιτηθούν πιο ευαίσθητα διαστημικά όργανα. Τέτοιο έργο υπάρχει ( Big Bang Observer), αλλά η εφαρμογή του, σύμφωνα με τους ειδικούς, είναι δυνατή όχι νωρίτερα από 30-40 χρόνια.

, ΗΠΑ

Επιτέλους ανακαλύπτονται τα βαρυτικά κύματα

Λαϊκή Επιστήμη

Οι ταλαντώσεις στο χωροχρόνο ανακαλύπτονται έναν αιώνα αφότου τις προέβλεψε ο Αϊνστάιν. Μια νέα εποχή στην αστρονομία ξεκινά.

Οι επιστήμονες ανακάλυψαν διακυμάνσεις στο χωροχρόνο που προκαλούνται από τη συγχώνευση μαύρων τρυπών. Αυτό συνέβη εκατό χρόνια αφότου ο Άλμπερτ Αϊνστάιν προέβλεψε αυτά τα «βαρυτικά κύματα» στη γενική του θεωρία της σχετικότητας και εκατό χρόνια αφότου οι φυσικοί άρχισαν να τα αναζητούν.

Αυτή η ανακάλυψη ορόσημο ανακοινώθηκε σήμερα από ερευνητές από το Παρατηρητήριο Βαρυτικών Κυμάτων Συμβολόμετρου Λέιζερ (LIGO). Επιβεβαίωσαν φήμες που περιέβαλλαν την ανάλυση του πρώτου συνόλου δεδομένων που συνέλεξαν για μήνες. Οι αστροφυσικοί λένε ότι η ανακάλυψη των βαρυτικών κυμάτων παρέχει νέες γνώσεις για το σύμπαν και την ικανότητα αναγνώρισης μακρινών γεγονότων που δεν μπορούν να φανούν με οπτικά τηλεσκόπια, αλλά μπορούν να γίνουν αισθητά και ακόμη και να ακουστούν καθώς οι αμυδρά δονήσεις τους φτάνουν σε εμάς μέσω του διαστήματος.

«Έχουμε ανιχνεύσει βαρυτικά κύματα. Το καταφέραμε! «Ο Ντέιβιντ Ρέιτζε, εκτελεστικός διευθυντής της ερευνητικής ομάδας 1.000 ατόμων, ανακοίνωσε σήμερα σε συνέντευξη Τύπου στην Ουάσιγκτον στο Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών.

Τα βαρυτικά κύματα είναι ίσως το πιο άπιαστο φαινόμενο των προβλέψεων του Αϊνστάιν και ο επιστήμονας συζήτησε αυτό το θέμα με τους συγχρόνους του για δεκαετίες. Σύμφωνα με τη θεωρία του, ο χώρος και ο χρόνος σχηματίζουν εκτατή ύλη, η οποία κάμπτεται υπό την επίδραση βαρέων αντικειμένων. Το να αισθάνεσαι τη βαρύτητα σημαίνει να πέφτεις στις στροφές αυτής της ύλης. Μπορεί όμως αυτός ο χωροχρόνος να τρέμει σαν το δέρμα του τυμπάνου; Ο Αϊνστάιν ήταν μπερδεμένος, δεν ήξερε τι σήμαιναν οι εξισώσεις του. Και άλλαξε την άποψή του αρκετές φορές. Αλλά ακόμη και οι πιο ένθερμοι υποστηρικτές της θεωρίας του πίστευαν ότι τα βαρυτικά κύματα ήταν σε κάθε περίπτωση πολύ αδύναμα για να παρατηρηθούν. Κυκλοφορούν προς τα έξω μετά από ορισμένους κατακλυσμούς και καθώς κινούνται, εναλλάξ τεντώνονται και συμπιέζουν τον χωροχρόνο. Αλλά από τη στιγμή που αυτά τα κύματα φτάσουν στη Γη, έχουν τεντωθεί και συμπιέσει κάθε χιλιόμετρο του διαστήματος κατά ένα μικροσκοπικό κλάσμα της διαμέτρου ενός ατομικού πυρήνα.

Η ανίχνευση αυτών των κυμάτων απαιτούσε υπομονή και προσοχή. Το παρατηρητήριο LIGO εκτόξευσε ακτίνες λέιζερ εμπρός και πίσω κατά μήκος των τεσσάρων χιλιομέτρων (4 χιλιομέτρων) γωνιακών βραχιόνων δύο ανιχνευτών, ο ένας στο Hanford της Ουάσιγκτον και ο άλλος στο Livingston της Λουιζιάνα. Αυτό έγινε σε αναζήτηση συμπτωματικής διαστολής και συστολής αυτών των συστημάτων κατά τη διάρκεια της διέλευσης των βαρυτικών κυμάτων. Χρησιμοποιώντας σταθεροποιητές αιχμής, όργανα κενού και χιλιάδες αισθητήρες, οι επιστήμονες μέτρησαν αλλαγές στο μήκος αυτών των συστημάτων που ήταν τόσο μικρές όσο το ένα χιλιοστό του μεγέθους ενός πρωτονίου. Τέτοια ευαισθησία των οργάνων ήταν αδιανόητη πριν από εκατό χρόνια. Φαινόταν απίστευτο ακόμη και το 1968, όταν ο Rainer Weiss του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Μασαχουσέτης συνέλαβε ένα πείραμα που ονομάζεται LIGO.

«Είναι μεγάλο θαύμα που στο τέλος τα κατάφεραν. Κατάφεραν να ανιχνεύσουν αυτές τις μικροσκοπικές δονήσεις!». είπε ο θεωρητικός φυσικός του Πανεπιστημίου του Αρκάνσας Ντάνιελ Κένεφικ, ο οποίος έγραψε το 2007 το βιβλίο Ταξιδεύοντας με την ταχύτητα της σκέψης: Ο Αϊνστάιν και η αναζήτηση για τα βαρυτικά κύματα.

Αυτή η ανακάλυψη σηματοδότησε την αρχή νέα εποχήαστρονομία βαρυτικών κυμάτων. Η ελπίδα είναι ότι θα έχουμε καλύτερη κατανόηση του σχηματισμού, της σύνθεσης και του γαλαξιακού ρόλου των μαύρων τρυπών - αυτών των εξαιρετικά πυκνών σφαιρών μάζας που λυγίζουν τον χωροχρόνο τόσο δραματικά που ούτε το φως μπορεί να διαφύγει. Όταν οι μαύρες τρύπες πλησιάζουν η μία στην άλλη και συγχωνεύονται, παράγουν ένα παλμικό σήμα – χωροχρονικές ταλαντώσεις που αυξάνονται σε πλάτος και τόνο πριν τελειώσουν απότομα. Αυτά τα σήματα που μπορεί να καταγράψει το παρατηρητήριο βρίσκονται στην ακουστική περιοχή - ωστόσο, είναι πολύ αδύναμα για να ακουστούν από γυμνό αυτί. Μπορείτε να αναδημιουργήσετε αυτόν τον ήχο περνώντας τα δάχτυλά σας πάνω από τα πλήκτρα του πιάνου. «Ξεκινήστε με τη χαμηλότερη νότα και προχωρήστε μέχρι την τρίτη οκτάβα», είπε ο Weiss. «Αυτό ακούμε».

Οι φυσικοί είναι ήδη έκπληκτοι από τον αριθμό και την ισχύ των σημάτων που έχουν καταγραφεί μέχρι στιγμής. Αυτό σημαίνει ότι υπάρχουν περισσότερες μαύρες τρύπες στον κόσμο από ό,τι πιστεύαμε. «Ήμασταν τυχεροί, αλλά πάντα βασιζόμουν σε αυτό το είδος τύχης», είπε ο αστροφυσικός Kip Thorne, ο οποίος εργάζεται στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια και δημιούργησε το LIGO με τους Weiss και Ronald Drever, επίσης στο Caltech. "Αυτό συμβαίνει συνήθως όταν ανοίγει ένα εντελώς νέο παράθυρο στο σύμπαν."

Ακούγοντας βαρυτικά κύματα, μπορούμε να σχηματίσουμε εντελώς διαφορετικές ιδέες για το διάστημα και ίσως να ανακαλύψουμε ασύλληπτα κοσμικά φαινόμενα.

«Μπορώ να το συγκρίνω με την πρώτη φορά που δείξαμε ένα τηλεσκόπιο προς τον ουρανό», δήλωσε η θεωρητική αστροφυσικός Janna Levin από το Barnard College του Πανεπιστημίου Columbia. «Οι άνθρωποι συνειδητοποίησαν ότι υπήρχε κάτι εκεί και ότι μπορούσε να φανεί, αλλά δεν μπορούσαν να προβλέψουν το απίστευτο εύρος των πιθανοτήτων που υπάρχουν στο σύμπαν». Ομοίως, σημείωσε ο Levine, η ανακάλυψη των βαρυτικών κυμάτων θα μπορούσε να δείξει ότι το σύμπαν είναι «γεμάτο από σκοτεινή ύλη που δεν μπορούμε να εντοπίσουμε εύκολα με ένα τηλεσκόπιο».

Η ιστορία της ανακάλυψης του πρώτου βαρυτικού κύματος ξεκίνησε μια Δευτέρα το πρωί του Σεπτεμβρίου και ξεκίνησε με ένα χτύπημα. Το σήμα ήταν τόσο καθαρό και δυνατό που ο Βάις σκέφτηκε: «Όχι, αυτό είναι ανοησία, τίποτα δεν θα βγει από αυτό».

Η ένταση των παθών

Αυτό το πρώτο βαρυτικό κύμα σάρωσε τους αναβαθμισμένους ανιχνευτές του LIGO -πρώτα στο Livingston και επτά χιλιοστά του δευτερολέπτου αργότερα στο Hanford- κατά τη διάρκεια μιας προσομοίωσης στις 14 Σεπτεμβρίου, δύο ημέρες πριν ξεκινήσει επίσημα η συλλογή δεδομένων.

Οι ανιχνευτές δοκιμάζονταν μετά από αναβάθμιση που διήρκεσε πέντε χρόνια και κόστισε 200 εκατομμύρια δολάρια. Ήταν εξοπλισμένα με νέες αναρτήσεις καθρέφτη για μείωση θορύβου και ενεργό ανατροφοδότησηνα καταστείλει τους εξωτερικούς κραδασμούς σε πραγματικό χρόνο. Ο εκσυγχρονισμός έδωσε στο βελτιωμένο παρατηρητήριο περισσότερα υψηλό επίπεδοευαισθησία σε σύγκριση με το παλιό LIGO, το οποίο μεταξύ 2002 και 2010 βρήκε «απόλυτο και καθαρό μηδέν», όπως το έθεσε ο Weiss.

Όταν το ισχυρό σήμα έφτασε τον Σεπτέμβριο, οι επιστήμονες στην Ευρώπη, όπου ήταν πρωί εκείνη την ώρα, άρχισαν να βιάζονται να βομβαρδίσουν τους Αμερικανούς συναδέλφους τους με email. Όταν ξύπνησαν τα υπόλοιπα μέλη της παρέας, η είδηση διαδόθηκε πολύ γρήγορα. Σύμφωνα με τον Weiss, σχεδόν όλοι ήταν δύσπιστοι, ειδικά όταν είδαν το σήμα. Ήταν ένα αληθινό κλασικό βιβλίο, γι' αυτό κάποιοι το θεώρησαν ψεύτικο.

Ψεύτικοι ισχυρισμοί στην αναζήτηση βαρυτικών κυμάτων έχουν διατυπωθεί επανειλημμένα από τα τέλη της δεκαετίας του 1960, όταν ο Joseph Weber από το Πανεπιστήμιο του Maryland σκέφτηκε ότι είχε ανακαλύψει συντονισμένους κραδασμούς σε έναν κύλινδρο αλουμινίου που περιείχε αισθητήρες ως απόκριση στα κύματα. Το 2014, ένα πείραμα με το όνομα BICEP2 ανακοίνωσε την ανακάλυψη αρχέγονων βαρυτικών κυμάτων—χωροχρονικών κυματισμών από τη Μεγάλη Έκρηξη που τώρα έχουν απλωθεί και έχουν παγώσει μόνιμα στη γεωμετρία του σύμπαντος. Επιστήμονες από την ομάδα BICEP2 ανακοίνωσαν την ανακάλυψή τους με μεγάλη φανφάρα, αλλά στη συνέχεια τα αποτελέσματά τους υποβλήθηκαν σε ανεξάρτητη επαλήθευση, κατά την οποία ανακαλύφθηκε ότι έκαναν λάθος και ότι το σήμα προήλθε από κοσμική σκόνη.

Όταν ο κοσμολόγος Lawrence Krauss από το Πανεπιστήμιο της Πολιτείας της Αριζόνα άκουσε για την ανακάλυψη της ομάδας LIGO, αρχικά σκέφτηκε ότι ήταν μια «τυφλή φάρσα». Κατά τη λειτουργία του παλιού παρατηρητηρίου, προσομοιωμένα σήματα εισήχθησαν κρυφά σε ροές δεδομένων για να δοκιμαστεί η απόκριση, χωρίς το μεγαλύτερο μέρος της ομάδας να το γνωρίζει. Όταν ο Krauss έμαθε από μια έμπειρη πηγή ότι αυτή τη φορά δεν ήταν μια «τυφλή ρίψη», δύσκολα μπορούσε να συγκρατήσει τον χαρούμενο ενθουσιασμό του.

Στις 25 Σεπτεμβρίου, είπε στους 200.000 οπαδούς του στο Twitter: «Φήμες για ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων στον ανιχνευτή LIGO. Καταπληκτικό αν είναι αλήθεια. Θα σας δώσω τις λεπτομέρειες αν δεν είναι ψεύτικο». Ακολουθεί ένα λήμμα από τις 11 Ιανουαρίου: «Προηγούμενες φήμες για το LIGO έχουν επιβεβαιωθεί από ανεξάρτητες πηγές. Μείνετε συντονισμένοι για περισσότερα νέα. Ίσως έχουν ανακαλυφθεί βαρυτικά κύματα!».

Η επίσημη θέση των επιστημόνων ήταν η εξής: μην μιλάτε για το λαμβανόμενο σήμα μέχρι να υπάρξει βεβαιότητα εκατό τοις εκατό. Ο Θορν, δεμένος με τα χέρια και τα πόδια από αυτή την υποχρέωση της μυστικότητας, δεν είπε τίποτα καν στη γυναίκα του. «Γόρτασα μόνος μου», είπε. Αρχικά, οι επιστήμονες αποφάσισαν να επιστρέψουν στην αρχή και να αναλύσουν τα πάντα μέχρι την παραμικρή λεπτομέρεια για να μάθουν πώς διαδόθηκε το σήμα μέσω χιλιάδων καναλιών μέτρησης διαφόρων ανιχνευτών και να καταλάβουν αν υπήρχε κάτι περίεργο στο τη στιγμή που ανιχνεύτηκε το σήμα. Δεν βρήκαν τίποτα ασυνήθιστο. Επίσης, απέκλεισαν τους χάκερ, οι οποίοι θα είχαν την καλύτερη γνώση των χιλιάδων ροών δεδομένων στο πείραμα. «Ακόμη και όταν μια ομάδα κάνει τυφλά πλάγια, δεν είναι αρκετά τέλεια και αφήνουν πολλά σημάδια», είπε ο Θορν. «Αλλά δεν υπήρχαν ίχνη εδώ».

Τις επόμενες εβδομάδες, άκουσαν ένα άλλο, πιο αδύναμο σήμα.

Οι επιστήμονες ανέλυσαν τα δύο πρώτα σήματα και έφτασαν όλο και περισσότερα νέα. Παρουσίασαν την έρευνά τους στο περιοδικό Physical Review Letters τον Ιανουάριο. Αυτό το τεύχος δημοσιεύεται διαδικτυακά σήμερα. Σύμφωνα με τις εκτιμήσεις τους, η στατιστική σημασία του πρώτου, πιο ισχυρού σήματος ξεπερνά το 5-σίγμα, πράγμα που σημαίνει ότι οι ερευνητές είναι 99,9999% σίγουροι για την αυθεντικότητά του.

Ακούγοντας τη βαρύτητα

Οι εξισώσεις της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν είναι τόσο περίπλοκες που χρειάστηκαν οι περισσότεροι φυσικοί 40 χρόνια για να συμφωνήσουν: ναι, υπάρχουν βαρυτικά κύματα και μπορούν να ανιχνευθούν - ακόμη και θεωρητικά.

Στην αρχή, ο Αϊνστάιν νόμιζε ότι τα αντικείμενα δεν μπορούσαν να απελευθερώσουν ενέργεια με τη μορφή βαρυτικής ακτινοβολίας, αλλά στη συνέχεια άλλαξε την άποψή του. Στο έγγραφο ορόσημό του που γράφτηκε το 1918, έδειξε ποια αντικείμενα μπορούσαν να το κάνουν αυτό: συστήματα σε σχήμα αλτήρα που περιστρέφονται σε δύο άξονες ταυτόχρονα, όπως δυαδικά και σουπερνόβα που εκρήγνυνται σαν κροτίδες. Μπορούν να δημιουργήσουν κύματα στο χωροχρόνο.

Όμως ο Αϊνστάιν και οι συνάδελφοί του συνέχισαν να διστάζουν. Μερικοί φυσικοί υποστήριξαν ότι ακόμα και αν υπήρχαν κύματα, ο κόσμος θα δονούσε μαζί τους και θα ήταν αδύνατο να τα αισθανθούμε. Μόλις το 1957 ο Ρίτσαρντ Φάινμαν έβαλε τέλος στο θέμα, δείχνοντας σε ένα σκεπτικό πείραμα ότι αν υπήρχαν βαρυτικά κύματα, θα μπορούσαν θεωρητικά να ανιχνευθούν. Κανείς όμως δεν ήξερε πόσο κοινά ήταν αυτά τα συστήματα σε σχήμα αλτήρα στο διάστημα, ή πόσο ισχυρά ή αδύναμα ήταν τα κύματα που προέκυψαν. «Τελικά το ερώτημα ήταν: Θα μπορέσουμε ποτέ να τους εντοπίσουμε;» είπε ο Κένεφικ.

Το 1968, ο Rainer Weiss ήταν ένας νεαρός καθηγητής στο MIT και του ανατέθηκε να διδάξει ένα μάθημα για τη γενική σχετικότητα. Όντας πειραματιστής, γνώριζε ελάχιστα για αυτό, αλλά ξαφνικά εμφανίστηκαν νέα για την ανακάλυψη των βαρυτικών κυμάτων από τον Weber. Ο Weber κατασκεύασε τρεις ανιχνευτές συντονισμού από αλουμίνιο, στο μέγεθος γραφείοκαι τους τοποθέτησε σε διάφορες πολιτείες της Αμερικής. Τώρα ανέφερε ότι και οι τρεις ανιχνευτές ανίχνευσαν «τον ήχο των βαρυτικών κυμάτων».

Ζητήθηκε από τους μαθητές του Weiss να εξηγήσουν τη φύση των βαρυτικών κυμάτων και να εκφράσουν τη γνώμη τους για το μήνυμα. Μελετώντας τις λεπτομέρειες, έμεινε έκπληκτος με την πολυπλοκότητα των μαθηματικών υπολογισμών. «Δεν μπορούσα να καταλάβω τι διάολο έκανε ο Weber, πώς αλληλεπιδρούσαν οι αισθητήρες με το βαρυτικό κύμα. Κάθισα για πολλή ώρα και ρώτησα τον εαυτό μου: «Ποιο είναι το πιο πρωτόγονο πράγμα που μπορώ να βρω που θα ανιχνεύει βαρυτικά κύματα;»

Φανταστείτε τρία αντικείμενα στον χωροχρόνο, ας πούμε καθρέφτες στις γωνίες ενός τριγώνου. «Στείλτε ένα φωτεινό σήμα από το ένα στο άλλο», είπε ο Weber. «Δείτε πόσο χρόνο χρειάζεται για να μετακινηθείτε από τη μια μάζα στην άλλη και ελέγξτε αν έχει αλλάξει η ώρα». Αποδεικνύεται, σημείωσε ο επιστήμονας, αυτό μπορεί να γίνει γρήγορα. «Αυτό το ανέθεσα στους μαθητές μου ως ερευνητική εργασία. Κυριολεκτικά ολόκληρη η ομάδα ήταν σε θέση να κάνει αυτούς τους υπολογισμούς».

Τα επόμενα χρόνια, καθώς άλλοι ερευνητές προσπάθησαν να αναπαράγουν τα αποτελέσματα του πειράματος του ανιχνευτή συντονισμού του Weber αλλά απέτυχαν συνεχώς (δεν είναι σαφές τι παρατήρησε, αλλά δεν ήταν βαρυτικά κύματα), ο Weiss άρχισε να προετοιμάζει ένα πολύ πιο ακριβές και φιλόδοξο πείραμα: ένα βαρυτικό- συμβολόμετρο κυμάτων. Η δέσμη λέιζερ αντανακλάται από τρεις καθρέφτες που είναι εγκατεστημένοι στο σχήμα του γράμματος "L" και σχηματίζει δύο ακτίνες. Το διάστημα μεταξύ των κορυφών και των κοιλοτήτων των κυμάτων φωτός υποδεικνύει με ακρίβεια το μήκος των σκελών του γράμματος "L", που δημιουργούν τους άξονες Χ και Υ του χωροχρόνου. Όταν η κλίμακα είναι ακίνητη, τα δύο κύματα φωτός αντανακλώνται από τις γωνίες και αλληλοεξουδετερώνονται. Το σήμα στον ανιχνευτή είναι μηδέν. Αλλά αν ένα βαρυτικό κύμα περάσει μέσα από τη Γη, τεντώνει το μήκος του ενός βραχίονα του γράμματος "L" και συμπιέζει το μήκος του άλλου (και αντίστροφα με τη σειρά του). Η κακή ευθυγράμμιση των δύο ακτίνων φωτός δημιουργεί ένα σήμα στον ανιχνευτή, υποδεικνύοντας μικρές διακυμάνσεις στο χωροχρόνο.

Στην αρχή, άλλοι φυσικοί εξέφρασαν σκεπτικισμό, αλλά το πείραμα σύντομα κέρδισε την υποστήριξη του Thorne, του οποίου η ομάδα θεωρητικών στο Caltech μελετούσε τις μαύρες τρύπες και άλλες πιθανές πηγές βαρυτικών κυμάτων, καθώς και τα σήματα που παράγουν. Ο Thorne εμπνεύστηκε από το πείραμα του Weber και παρόμοιες προσπάθειες Ρώσων επιστημόνων. Αφού μίλησα με τον Weiss σε ένα συνέδριο το 1975, «άρχισα να πιστεύω ότι η ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων θα ήταν επιτυχής», είπε ο Thorne. «Και ήθελα και το Caltech να είναι μέρος του». Κανόνισε ώστε το ινστιτούτο να προσλάβει τον Σκωτσέζο πειραματιστή Ronald Dreaver, ο οποίος είπε επίσης ότι θα κατασκευάσει ένα συμβολόμετρο βαρυτικών κυμάτων. Με τον καιρό, ο Thorne, ο Driver και ο Weiss άρχισαν να εργάζονται ως ομάδα, λύνοντας ο καθένας το μερίδιό του από τα μυριάδες προβλήματα προετοιμάζοντας το πρακτικό πείραμα. Το τρίο δημιούργησε το LIGO το 1984 και μόλις κατασκευάστηκαν τα πρωτότυπα και ξεκίνησε η συνεργασία σε μια συνεχώς διευρυνόμενη ομάδα, έλαβαν 100 εκατομμύρια δολάρια σε χρηματοδότηση από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών στις αρχές της δεκαετίας του 1990. Καταρτίστηκαν σχεδιαγράμματα για την κατασκευή ενός ζεύγους γιγάντιων ανιχνευτών σε σχήμα L. Μια δεκαετία αργότερα, οι ανιχνευτές άρχισαν να λειτουργούν.

Στο Hanford και στο Livingston, στο κέντρο κάθε βραχίονα ανιχνευτή τεσσάρων χιλιομέτρων υπάρχει ένα κενό, χάρη στο οποίο το λέιζερ, η δέσμη και οι καθρέφτες του απομονώνονται στο μέγιστο από τις συνεχείς δονήσεις του πλανήτη. Για να αντισταθμίσουν περαιτέρω τα στοιχήματά τους, οι επιστήμονες του LIGO παρακολουθούν τους ανιχνευτές τους καθώς λειτουργούν με χιλιάδες όργανα, μετρώντας ό,τι μπορούν: σεισμική δραστηριότητα, βαρομετρική πίεση, κεραυνούς, κοσμικές ακτίνες, δόνηση εξοπλισμού, ήχους κοντά στη δέσμη λέιζερ κ.λπ. . Στη συνέχεια φιλτράρουν τα δεδομένα τους από αυτόν τον εξωτερικό θόρυβο του περιβάλλοντος. Ίσως το κύριο πράγμα είναι ότι έχουν δύο ανιχνευτές και αυτό τους επιτρέπει να συγκρίνουν τα δεδομένα που λαμβάνονται, ελέγχοντάς τα για την παρουσία αντίστοιχων σημάτων.

Συμφραζόμενα

Βαρυτικά κύματα: ολοκλήρωσε αυτό που ξεκίνησε ο Αϊνστάιν στη Βέρνη

SwissInfo 13/02/2016

Πώς πεθαίνουν οι μαύρες τρύπες

Μέσο 19/10/2014
Μέσα στο κενό που δημιουργείται, ακόμη και με τα λέιζερ και τους καθρέφτες εντελώς απομονωμένα και σταθεροποιημένα, «περίεργα πράγματα συμβαίνουν συνέχεια», λέει ο Marco Cavaglià, αναπληρωτής εκπρόσωπος του LIGO. Οι επιστήμονες πρέπει να παρακολουθήσουν αυτά τα «χρυσόψαρα», «φαντάσματα», «σκοτεινά θαλάσσια τέρατα» και άλλα ξένα φαινόμενα δόνησης, ανακαλύπτοντας την πηγή τους για να τα εξαλείψουν. Ένα δύσκολο περιστατικό συνέβη κατά τη φάση της δοκιμής, είπε η ερευνήτρια του LIGO, Jessica McIver, η οποία μελετά τέτοια ξένα σήματα και παρεμβολές. Μια σειρά από περιοδικούς θορύβους μιας συχνότητας εμφανίζονταν συχνά μεταξύ των δεδομένων. Όταν εκείνη και οι συνάδελφοί της μετέτρεψαν τους κραδασμούς από τους καθρέφτες σε αρχεία ήχου, «ακούγεται καθαρά το τηλέφωνο να χτυπάει», είπε ο McIver. «Αποδείχθηκε ότι ήταν οι διαφημιστές τηλεπικοινωνιών που πραγματοποιούσαν τηλεφωνικές κλήσεις μέσα στο δωμάτιο λέιζερ».

Τα επόμενα δύο χρόνια, οι επιστήμονες θα συνεχίσουν να βελτιώνουν την ευαισθησία των αναβαθμισμένων ανιχνευτών του Παρατηρητηρίου Βαρυτικών Κυμάτων Συμβολόμετρου Λέιζερ του LIGO. Και στην Ιταλία, ένα τρίτο συμβολόμετρο που ονομάζεται Advanced Virgo θα αρχίσει να λειτουργεί. Μία από τις απαντήσεις που θα βοηθήσουν να δώσουν τα δεδομένα είναι πώς σχηματίζονται οι μαύρες τρύπες. Είναι προϊόν της κατάρρευσης των πρώτων αστεριών με μεγάλη μάζα ή παράγονται από συγκρούσεις μέσα σε πυκνά αστρικά σμήνη; "Αυτές είναι μόνο δύο εικασίες, πιστεύω ότι θα υπάρξουν περισσότερες όταν όλοι ηρεμήσουν", λέει ο Weiss. Καθώς το επερχόμενο έργο του LIGO αρχίζει να συσσωρεύει νέα στατιστικά στοιχεία, οι επιστήμονες θα αρχίσουν να ακούν τις ιστορίες που τους ψιθυρίζει ο Κόσμος για την προέλευση των μαύρων τρυπών.

Κρίνοντας από το σχήμα και το μέγεθός του, ο πρώτος, πιο δυνατός παλμός προήλθε 1,3 δισεκατομμύρια έτη φωτός από όπου, μετά από μια αιωνιότητα αργού χορού, δύο μαύρες τρύπες, η καθεμία περίπου 30 φορές μεγαλύτερη από τη μάζα του ήλιου, τελικά συγχωνεύθηκαν υπό την επίδραση της αμοιβαίας βαρύτητας. έλξη. Οι μαύρες τρύπες έκαναν κύκλους όλο και πιο γρήγορα, σαν δίνη, και σταδιακά πλησίαζαν. Στη συνέχεια έγινε η συγχώνευση και εν ριπή οφθαλμού απελευθέρωσαν βαρυτικά κύματα με ενέργεια συγκρίσιμη με αυτή τριών Ήλιων. Αυτή η συγχώνευση ήταν το πιο ισχυρό ενεργειακό φαινόμενο που έχει καταγραφεί ποτέ.

«Είναι σαν να μην έχουμε δει ποτέ τον ωκεανό κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας», είπε ο Thorne. Περίμενε αυτή την καταιγίδα στον χωροχρόνο από τη δεκαετία του 1960. Το συναίσθημα που ένιωσε ο Thorne καθώς αυτά τα κύματα κύλησαν δεν ήταν ακριβώς ενθουσιασμό, λέει. Ήταν κάτι άλλο: ένα αίσθημα βαθιάς ικανοποίησης.

Το υλικό της InoSMI περιέχει αξιολογήσεις αποκλειστικά από ξένα μέσα και δεν αντικατοπτρίζει τη θέση του συντακτικού προσωπικού της InoSMI.

Βαρυτικά κύματα - απόδοση καλλιτέχνη

Τα βαρυτικά κύματα είναι διαταραχές της χωροχρονικής μέτρησης που αποσπώνται από την πηγή και διαδίδονται σαν κύματα (οι λεγόμενοι «χωροχρονικοί κυματισμοί»).

Στη γενική σχετικότητα και στις περισσότερες άλλες σύγχρονες θεωρίες της βαρύτητας, τα βαρυτικά κύματα δημιουργούνται από την κίνηση μεγάλων σωμάτων με μεταβλητή επιτάχυνση. Τα βαρυτικά κύματα διαδίδονται ελεύθερα στο διάστημα με την ταχύτητα του φωτός. Λόγω της σχετικής αδυναμίας των βαρυτικών δυνάμεων (σε σύγκριση με άλλα), αυτά τα κύματα έχουν πολύ μικρό μέγεθος, το οποίο είναι δύσκολο να καταγραφεί.

Πολωμένο βαρυτικό κύμα

Τα βαρυτικά κύματα προβλέπονται από τη γενική θεωρία της σχετικότητας (GR) και πολλές άλλες. Εντοπίστηκαν για πρώτη φορά απευθείας τον Σεπτέμβριο του 2015 από δίδυμους ανιχνευτές, οι οποίοι ανίχνευσαν βαρυτικά κύματα που πιθανότατα προκύπτουν από τη συγχώνευση δύο για να σχηματίσουν μια ενιαία, πιο μαζική, περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα. Έμμεσα στοιχεία της ύπαρξής τους είναι γνωστά από τη δεκαετία του 1970 - Η Γενική Σχετικότητα προβλέπει τον ρυθμό σύγκλισης των στενών συστημάτων λόγω της απώλειας ενέργειας λόγω της εκπομπής βαρυτικών κυμάτων, η οποία συμπίπτει με τις παρατηρήσεις. Η άμεση καταγραφή των βαρυτικών κυμάτων και η χρήση τους για τον προσδιορισμό των παραμέτρων των αστροφυσικών διεργασιών είναι ένα σημαντικό έργο της σύγχρονης φυσικής και αστρονομίας.

Στο πλαίσιο της γενικής σχετικότητας, τα βαρυτικά κύματα περιγράφονται με λύσεις εξισώσεων Αϊνστάιν τύπου κύματος, οι οποίες αντιπροσωπεύουν μια διαταραχή της χωροχρονικής μετρικής που κινείται με την ταχύτητα του φωτός (στη γραμμική προσέγγιση). Η εκδήλωση αυτής της διαταραχής θα πρέπει να είναι, ειδικότερα, μια περιοδική αλλαγή στην απόσταση μεταξύ δύο μαζών δοκιμής που πέφτουν ελεύθερα (δηλαδή δεν επηρεάζονται από δυνάμεις). Πλάτος ηΤο βαρυτικό κύμα είναι ένα αδιάστατο μέγεθος - μια σχετική αλλαγή στην απόσταση. Τα προβλεπόμενα μέγιστα πλάτη βαρυτικών κυμάτων από αστροφυσικά αντικείμενα (για παράδειγμα, συμπαγή δυαδικά συστήματα) και φαινόμενα (εκρήξεις, συγχωνεύσεις, συλλήψεις από μαύρες τρύπες κ.λπ.) όταν μετρώνται είναι πολύ μικρά ( η=10 −18 -10 −23). Ένα αδύναμο (γραμμικό) βαρυτικό κύμα, σύμφωνα με τη γενική θεωρία της σχετικότητας, μεταφέρει ενέργεια και ορμή, κινείται με την ταχύτητα του φωτός, είναι εγκάρσιο, τετραπολικό και περιγράφεται από δύο ανεξάρτητα στοιχεία που βρίσκονται σε γωνία 45° μεταξύ τους. έχει δύο κατευθύνσεις πόλωσης).

Διαφορετικές θεωρίες προβλέπουν διαφορετικά την ταχύτητα διάδοσης των βαρυτικών κυμάτων. Στη γενική σχετικότητα, είναι ίση με την ταχύτητα του φωτός (στη γραμμική προσέγγιση). Σε άλλες θεωρίες της βαρύτητας, μπορεί να πάρει οποιαδήποτε τιμή, συμπεριλαμβανομένου του άπειρου. Σύμφωνα με την πρώτη καταγραφή των βαρυτικών κυμάτων, η διασπορά τους αποδείχθηκε ότι ήταν συμβατή με ένα βαρυτόνιο χωρίς μάζα και η ταχύτητα υπολογίστηκε ότι ήταν ίση με την ταχύτητα του φωτός.

Δημιουργία βαρυτικών κυμάτων

Ένα σύστημα δύο αστέρων νετρονίων δημιουργεί κυματισμούς στο χωροχρόνο

Ένα βαρυτικό κύμα εκπέμπεται από οποιαδήποτε ύλη που κινείται με ασύμμετρη επιτάχυνση. Για να συμβεί ένα κύμα σημαντικού πλάτους, απαιτείται μια εξαιρετικά μεγάλη μάζα του εκπομπού και/ή τεράστιες επιταχύνσεις το πλάτος του βαρυτικού κύματος είναι ευθέως ανάλογο πρώτη παράγωγος επιτάχυνσηςκαι η μάζα της γεννήτριας, δηλαδή ~ . Ωστόσο, εάν ένα αντικείμενο κινείται με επιταχυνόμενο ρυθμό, αυτό σημαίνει ότι κάποια δύναμη ασκεί πάνω του από άλλο αντικείμενο. Με τη σειρά του, αυτό το άλλο αντικείμενο βιώνει το αντίθετο αποτέλεσμα (σύμφωνα με τον 3ο νόμο του Νεύτωνα) και αποδεικνύεται ότι m 1 ένα 1 = − m 2 ένα 2 . Αποδεικνύεται ότι δύο αντικείμενα εκπέμπουν βαρυτικά κύματα μόνο σε ζεύγη και ως αποτέλεσμα της παρεμβολής ακυρώνονται αμοιβαία σχεδόν εντελώς. Επομένως, η βαρυτική ακτινοβολία στη γενική θεωρία της σχετικότητας έχει πάντα τον πολυπολικό χαρακτήρα τουλάχιστον τετραπολικής ακτινοβολίας. Επιπλέον, για μη σχετικιστικούς εκπομπούς στην έκφραση για την ένταση της ακτινοβολίας υπάρχει μια μικρή παράμετρος όπου είναι η βαρυτική ακτίνα του εκπομπού, r- το χαρακτηριστικό του μέγεθος, Τ- χαρακτηριστική περίοδος κίνησης, ντο- ταχύτητα φωτός στο κενό.

Οι ισχυρότερες πηγές βαρυτικών κυμάτων είναι:

σύγκρουση (γιγαντιαίες μάζες, πολύ μικρές επιταχύνσεις),
βαρυτική κατάρρευση ενός δυαδικού συστήματος συμπαγών αντικειμένων (κολοσσιαίες επιταχύνσεις με αρκετά μεγάλη μάζα). Ως ειδική και πιο ενδιαφέρουσα περίπτωση - η συγχώνευση άστρων νετρονίων. Σε ένα τέτοιο σύστημα, η φωτεινότητα του βαρυτικού κύματος είναι κοντά στη μέγιστη δυνατή φωτεινότητα Planck στη φύση.

Βαρυτικά κύματα που εκπέμπονται από ένα σύστημα δύο σωμάτων

Δύο σώματα που κινούνται σε κυκλικές τροχιές γύρω από ένα κοινό κέντρο μάζας

Δύο βαρυτικά δεσμευμένα σώματα με μάζες m 1 και m 2, κινούμενος μη σχετικιστικά ( v << ντο) σε κυκλικές τροχιές γύρω από το κοινό κέντρο μάζας τους σε απόσταση rτο ένα από το άλλο, εκπέμπουν βαρυτικά κύματα της ακόλουθης ενέργειας, κατά μέσο όρο κατά τη διάρκεια της περιόδου:

Ως αποτέλεσμα, το σύστημα χάνει ενέργεια, γεγονός που οδηγεί στη σύγκλιση των σωμάτων, δηλαδή σε μείωση της απόστασης μεταξύ τους. Ταχύτητα προσέγγισης σωμάτων:

Για το Ηλιακό Σύστημα, για παράδειγμα, η μεγαλύτερη βαρυτική ακτινοβολία παράγεται από το υποσύστημα και. Η ισχύς αυτής της ακτινοβολίας είναι περίπου 5 κιλοβάτ. Έτσι, η ενέργεια που χάνεται από το Ηλιακό Σύστημα από τη βαρυτική ακτινοβολία ανά έτος είναι εντελώς αμελητέα σε σύγκριση με τη χαρακτηριστική κινητική ενέργεια των σωμάτων.

Βαρυτική κατάρρευση ενός δυαδικού συστήματος

Κάθε διπλό αστέρι, όταν τα συστατικά του περιστρέφονται γύρω από ένα κοινό κέντρο μάζας, χάνει ενέργεια (όπως υποτίθεται - λόγω της εκπομπής βαρυτικών κυμάτων) και, στο τέλος, συγχωνεύεται μεταξύ τους. Αλλά για τα συνηθισμένα, μη συμπαγή, διπλά αστέρια, αυτή η διαδικασία διαρκεί πολύ χρόνο, πολύ περισσότερο από την τρέχουσα εποχή. Εάν ένα συμπαγές δυαδικό σύστημα αποτελείται από ένα ζευγάρι αστέρια νετρονίων, μαύρες τρύπες ή συνδυασμό και των δύο, τότε η συγχώνευση μπορεί να συμβεί μέσα σε αρκετά εκατομμύρια χρόνια. Πρώτον, τα αντικείμενα έρχονται πιο κοντά μεταξύ τους και η περίοδος επανάστασής τους μειώνεται. Στη συνέχεια, στο τελικό στάδιο, εμφανίζεται μια σύγκρουση και μια ασύμμετρη βαρυτική κατάρρευση. Αυτή η διαδικασία διαρκεί ένα κλάσμα του δευτερολέπτου και κατά τη διάρκεια αυτού του χρόνου χάνεται ενέργεια από τη βαρυτική ακτινοβολία, η οποία, σύμφωνα με ορισμένες εκτιμήσεις, ανέρχεται σε περισσότερο από το 50% της μάζας του συστήματος.

Βασικές ακριβείς λύσεις των εξισώσεων του Αϊνστάιν για τα βαρυτικά κύματα

Κύματα σώματος Bondi-Pirani-Robinson

Αυτά τα κύματα περιγράφονται από μια μέτρηση της μορφής . Αν εισάγουμε μια μεταβλητή και μια συνάρτηση, τότε από τις εξισώσεις της γενικής σχετικότητας παίρνουμε την εξίσωση

Takeno Metric

έχει τη μορφή , -οι συναρτήσεις ικανοποιούν την ίδια εξίσωση.

Μετρική Rosen

Πού να ικανοποιήσει

Μετρική Perez

Συγχρόνως

Κυλινδρικά κύματα Einstein-Rosen

Σε κυλινδρικές συντεταγμένες, τέτοια κύματα έχουν τη μορφή και εκτελούνται

Καταγραφή βαρυτικών κυμάτων

Η καταγραφή των βαρυτικών κυμάτων είναι αρκετά δύσκολη λόγω της αδυναμίας των τελευταίων (μικρή παραμόρφωση της μετρικής). Οι συσκευές καταγραφής τους είναι ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων. Από τα τέλη της δεκαετίας του 1960 έχουν γίνει προσπάθειες ανίχνευσης βαρυτικών κυμάτων. Βαρυτικά κύματα ανιχνεύσιμου πλάτους γεννιούνται κατά την κατάρρευση ενός δυαδικού. Παρόμοια γεγονότα συμβαίνουν στη γύρω περιοχή περίπου μία φορά τη δεκαετία.

Από την άλλη πλευρά, η γενική θεωρία της σχετικότητας προβλέπει την επιτάχυνση της αμοιβαίας περιστροφής των δυαδικών άστρων λόγω της απώλειας ενέργειας λόγω της εκπομπής βαρυτικών κυμάτων, και αυτό το φαινόμενο καταγράφεται αξιόπιστα σε πολλά γνωστά συστήματα δυαδικών συμπαγών αντικειμένων (στο συγκεκριμένα, πάλσαρ με συμπαγείς συντρόφους). Το 1993, «για την ανακάλυψη ενός νέου τύπου πάλσαρ, που παρείχε νέες ευκαιρίες στη μελέτη της βαρύτητας» στους ανακαλυπτές του πρώτου διπλού πάλσαρ PSR B1913+16, Russell Hulse και Joseph Taylor Jr. τιμήθηκε με το Νόμπελ Φυσικής. Η επιτάχυνση της περιστροφής που παρατηρείται σε αυτό το σύστημα συμπίπτει πλήρως με τις προβλέψεις της γενικής σχετικότητας για την εκπομπή βαρυτικών κυμάτων. Το ίδιο φαινόμενο καταγράφηκε σε πολλές άλλες περιπτώσεις: για τα πάλσαρ PSR J0737-3039, PSR J0437-4715, SDSS J065133.338+284423.37 (συνήθως συντομογραφία J0651) και το σύστημα δυαδικών RX J0806. Για παράδειγμα, η απόσταση μεταξύ των δύο συστατικών Α και Β του πρώτου δυαδικού αστέρα των δύο πάλσαρ PSR J0737-3039 μειώνεται κατά περίπου 2,5 ίντσες (6,35 cm) την ημέρα λόγω της απώλειας ενέργειας στα βαρυτικά κύματα, και αυτό συμβαίνει σε συμφωνία με γενική σχετικότητα. Όλα αυτά τα δεδομένα ερμηνεύονται ως έμμεση επιβεβαίωση της ύπαρξης βαρυτικών κυμάτων.

Σύμφωνα με εκτιμήσεις, οι ισχυρότερες και πιο συχνές πηγές βαρυτικών κυμάτων για βαρυτικά τηλεσκόπια και κεραίες είναι οι καταστροφές που σχετίζονται με την κατάρρευση δυαδικών συστημάτων σε κοντινούς γαλαξίες. Αναμένεται ότι στο εγγύς μέλλον θα καταγράφονται αρκετά παρόμοια γεγονότα ανά έτος σε βελτιωμένους βαρυτικούς ανιχνευτές, παραμορφώνοντας τη μέτρηση στην περιοχή κατά 10 −21 -10 −23 . Οι πρώτες παρατηρήσεις ενός οπτικομετρικού σήματος παραμετρικού συντονισμού, το οποίο καθιστά δυνατή την ανίχνευση της επίδρασης βαρυτικών κυμάτων από περιοδικές πηγές, όπως ένα στενό δυαδικό σύστημα στην ακτινοβολία των κοσμικών μέιζερ, μπορεί να έχουν ληφθεί στο ραδιοαστρονομικό παρατηρητήριο της Ρωσίας. Ακαδημία Επιστημών, Pushchino.

Μια άλλη δυνατότητα ανίχνευσης του φόντου των βαρυτικών κυμάτων που γεμίζουν το Σύμπαν είναι ο χρονισμός υψηλής ακρίβειας των μακρινών πάλσαρ - ανάλυση του χρόνου άφιξης των παλμών τους, ο οποίος αλλάζει χαρακτηριστικά υπό την επίδραση των βαρυτικών κυμάτων που διέρχονται από το χώρο μεταξύ της Γης και του πάλσαρ. Οι εκτιμήσεις για το 2013 δείχνουν ότι η ακρίβεια χρονισμού πρέπει να βελτιωθεί κατά περίπου μία τάξη μεγέθους για την ανίχνευση κυμάτων παρασκηνίου από πολλαπλές πηγές στο Σύμπαν μας, μια εργασία που θα μπορούσε να επιτευχθεί πριν από το τέλος της δεκαετίας.

Σύμφωνα με τις σύγχρονες αντιλήψεις, το Σύμπαν μας είναι γεμάτο με λείψανα βαρυτικά κύματα που εμφανίστηκαν τις πρώτες στιγμές μετά. Η εγγραφή τους θα καταστήσει δυνατή τη λήψη πληροφοριών σχετικά με τις διαδικασίες στην αρχή της γέννησης του Σύμπαντος. Στις 17 Μαρτίου 2014 στις 20:00 ώρα Μόσχας στο Κέντρο Αστροφυσικής Harvard-Smithsonian, μια αμερικανική ομάδα ερευνητών που εργάζονται στο έργο BICEP 2 ανακοίνωσε την ανίχνευση διαταραχών μη μηδενικού τανυστή στο πρώιμο Σύμπαν από την πόλωση του κοσμικού ακτινοβολία υποβάθρου μικροκυμάτων, η οποία είναι επίσης η ανακάλυψη αυτών των υπολειμματικών βαρυτικών κυμάτων. Ωστόσο, σχεδόν αμέσως το αποτέλεσμα αυτό αμφισβητήθηκε, αφού, όπως αποδείχθηκε, η συνεισφορά δεν ελήφθη δεόντως υπόψη. Ένας από τους συγγραφείς, ο J. M. Kovats ( Kovac J.M.), παραδέχτηκε ότι «οι συμμετέχοντες και οι δημοσιογράφοι της επιστήμης ήταν λίγο βιαστικοί στην ερμηνεία και την αναφορά των δεδομένων από το πείραμα BICEP2».

Πειραματική επιβεβαίωση της ύπαρξης

Το πρώτο καταγεγραμμένο σήμα βαρυτικού κύματος. Στα αριστερά υπάρχουν δεδομένα από τον ανιχνευτή στο Hanford (H1), στα δεξιά - στο Livingston (L1). Η ώρα υπολογίζεται από τις 14 Σεπτεμβρίου 2015, 09:50:45 UTC. Για την οπτικοποίηση του σήματος, φιλτράρεται με ένα φίλτρο συχνότητας με ζώνη διέλευσης 35-350 Hertz για την καταστολή μεγάλων διακυμάνσεων εκτός του εύρους υψηλής ευαισθησίας των ανιχνευτών που χρησιμοποιήθηκαν επίσης για την καταστολή του θορύβου των ίδιων των εγκαταστάσεων. Επάνω σειρά: τάσεις h στους ανιχνευτές. Το GW150914 έφτασε για πρώτη φορά στο L1 και 6 9 +0 5 −0 4 ms αργότερα στο H1. Για οπτική σύγκριση, τα δεδομένα από το H1 εμφανίζονται στο διάγραμμα L1 σε αντίστροφη και χρονικά μετατοπισμένη μορφή (για να ληφθεί υπόψη ο σχετικός προσανατολισμός των ανιχνευτών). Δεύτερη σειρά: τάσεις h από το σήμα βαρυτικού κύματος, περασμένες από το ίδιο φίλτρο ζώνης 35-350 Hz. Η συμπαγής γραμμή είναι το αποτέλεσμα της αριθμητικής σχετικότητας για ένα σύστημα με παραμέτρους συμβατές με εκείνες που βρέθηκαν με βάση τη μελέτη του σήματος GW150914, που ελήφθη από δύο ανεξάρτητους κωδικούς με προκύπτουσα αντιστοίχιση 99,9. Οι γκρι χοντρές γραμμές είναι οι περιοχές εμπιστοσύνης 90% της κυματομορφής που ανακατασκευάζονται από τα δεδομένα του ανιχνευτή με δύο διαφορετικές μεθόδους. Η σκούρα γκρίζα γραμμή μοντελοποιεί τα αναμενόμενα σήματα από τη συγχώνευση μαύρων οπών, η ανοιχτό γκρι γραμμή δεν χρησιμοποιεί αστροφυσικά μοντέλα, αλλά αντιπροσωπεύει το σήμα ως γραμμικό συνδυασμό ημιτονοειδών-Γκαουσιανών κυμάτων. Οι ανακατασκευές επικαλύπτονται κατά 94%. Τρίτη σειρά: Υπολειμματικά σφάλματα μετά την εξαγωγή της φιλτραρισμένης πρόβλεψης του σήματος αριθμητικής σχετικότητας από το φιλτραρισμένο σήμα των ανιχνευτών. Κάτω σειρά: Αναπαράσταση χάρτη συχνοτήτων των τάσεων, που δείχνει την αύξηση της κυρίαρχης συχνότητας του σήματος με την πάροδο του χρόνου.

11 Φεβρουαρίου 2016 από τις συνεργασίες LIGO και VIRGO. Ένα σήμα συγχώνευσης δύο μαύρων οπών με μέγιστο πλάτος περίπου 10 -21 καταγράφηκε στις 14 Σεπτεμβρίου 2015 στις 9:51 UTC από δύο ανιχνευτές LIGO στο Hanford και το Livingston, σε απόσταση 7 χιλιοστών του δευτερολέπτου, στην περιοχή του μέγιστου πλάτους σήματος ( 0,2 δευτερόλεπτα) σε συνδυασμό η αναλογία σήματος προς θόρυβο ήταν 24:1. Το σήμα ονομάστηκε GW150914. Το σχήμα του σήματος ταιριάζει με την πρόβλεψη της γενικής σχετικότητας για τη συγχώνευση δύο μαύρων οπών με μάζες 36 και 29 ηλιακών μαζών. η προκύπτουσα μαύρη τρύπα θα πρέπει να έχει μάζα 62 ηλιακή και παράμετρο περιστροφής ένα= 0,67. Η απόσταση από την πηγή είναι περίπου 1,3 δισεκατομμύρια, η ενέργεια που εκπέμπεται σε δέκατα του δευτερολέπτου στη συγχώνευση είναι ισοδύναμη με περίπου 3 ηλιακές μάζες.

Ιστορία

Η ιστορία του ίδιου του όρου «βαρυτικό κύμα», η θεωρητική και πειραματική αναζήτηση αυτών των κυμάτων, καθώς και η χρήση τους για τη μελέτη φαινομένων απρόσιτων σε άλλες μεθόδους.

1900 - Ο Λόρεντς πρότεινε ότι η βαρύτητα «...μπορεί να εξαπλωθεί με ταχύτητα όχι μεγαλύτερη από την ταχύτητα του φωτός».
1905 - Πουανκαρέεισήγαγε για πρώτη φορά τον όρο βαρυτικό κύμα (onde gravifique). Ο Πουανκαρέ, σε ποιοτικό επίπεδο, αφαίρεσε τις καθιερωμένες αντιρρήσεις του Laplace και έδειξε ότι οι διορθώσεις που σχετίζονται με τα βαρυτικά κύματα στους γενικά αποδεκτούς νόμους της βαρύτητας του Νεύτωνα ακυρώνουν, επομένως η υπόθεση της ύπαρξης βαρυτικών κυμάτων δεν έρχεται σε αντίθεση με τις παρατηρήσεις.
1916 - Ο Αϊνστάιν έδειξε ότι, στο πλαίσιο της γενικής σχετικότητας, ένα μηχανικό σύστημα θα μεταφέρει ενέργεια σε βαρυτικά κύματα και, χονδρικά, οποιαδήποτε περιστροφή σε σχέση με σταθερά αστέρια πρέπει αργά ή γρήγορα να σταματήσει, αν και, φυσικά, υπό κανονικές συνθήκες, οι απώλειες ενέργειας της τάξης μεγέθους είναι αμελητέα και πρακτικά μη μετρήσιμα (σε αυτό το έργο, πίστευε επίσης λανθασμένα ότι ένα μηχανικό σύστημα που διατηρεί συνεχώς σφαιρική συμμετρία μπορεί να εκπέμπει βαρυτικά κύματα).
1918 - Αϊνστάινπαρήγαγε έναν τύπο τετραπόλων στον οποίο η εκπομπή βαρυτικών κυμάτων αποδεικνύεται ότι είναι αποτέλεσμα τάξης, διορθώνοντας έτσι το σφάλμα στην προηγούμενη εργασία του (ένα σφάλμα παρέμεινε στον συντελεστή, η ενέργεια κύματος είναι 2 φορές μικρότερη).
1923 - Έντινγκτον - αμφισβήτησε τη φυσική πραγματικότητα των βαρυτικών κυμάτων «... που διαδίδονται... με την ταχύτητα της σκέψης». Το 1934, όταν ετοίμαζε τη ρωσική μετάφραση της μονογραφίας του «The Theory of Relativity», ο Eddington πρόσθεσε πολλά κεφάλαια, συμπεριλαμβανομένων κεφαλαίων με δύο επιλογές για τον υπολογισμό των απωλειών ενέργειας από μια περιστρεφόμενη ράβδο, αλλά σημείωσε ότι οι μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για τους κατά προσέγγιση υπολογισμούς της γενικής σχετικότητας, κατά τη γνώμη του, δεν ισχύουν για βαρυτικά δεσμευμένα συστήματα, επομένως παραμένουν αμφιβολίες.
1937 - Ο Αϊνστάιν, μαζί με τον Ρόζεν, διερεύνησαν κυλινδρικές κυματικές λύσεις στις ακριβείς εξισώσεις του βαρυτικού πεδίου. Κατά τη διάρκεια αυτών των μελετών, άρχισαν να αμφιβάλλουν ότι τα βαρυτικά κύματα μπορεί να είναι ένα τεχνούργημα των κατά προσέγγιση λύσεων των εξισώσεων της γενικής σχετικότητας (η αλληλογραφία σχετικά με την ανασκόπηση του άρθρου «Υπάρχουν βαρυτικά κύματα;» των Αϊνστάιν και Ρόζεν είναι γνωστή). Αργότερα, βρήκε ένα λάθος στο σκεπτικό του η τελική έκδοση του άρθρου με θεμελιώδεις αλλαγές δημοσιεύτηκε στο Journal of the Franklin Institute.
1957 - Ο Herman Bondi και ο Richard Feynman πρότειναν το σκεπτικό πείραμα «καλάμι με χάντρες» στο οποίο τεκμηρίωσαν την ύπαρξη φυσικών συνεπειών των βαρυτικών κυμάτων στη γενική σχετικότητα.
1962 - Ο Vladislav Pustovoit και ο Mikhail Herzenstein περιέγραψαν τις αρχές της χρήσης συμβολομέτρων για την ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων μεγάλων κυμάτων.
1964 - Ο Philip Peters και ο John Matthew περιέγραψαν θεωρητικά τα βαρυτικά κύματα που εκπέμπονται από δυαδικά συστήματα.
1969 - Ο Joseph Weber, ιδρυτής της αστρονομίας των βαρυτικών κυμάτων, αναφέρει την ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων χρησιμοποιώντας έναν ανιχνευτή συντονισμού - μια μηχανική βαρυτική κεραία. Αυτές οι εκθέσεις δίνουν αφορμή για μια ταχεία ανάπτυξη των εργασιών προς αυτή την κατεύθυνση, ειδικότερα, ο Rainier Weiss, ένας από τους ιδρυτές του έργου LIGO, ξεκίνησε πειράματα εκείνη την εποχή. Μέχρι σήμερα (2015), κανείς δεν μπόρεσε να λάβει αξιόπιστη επιβεβαίωση αυτών των γεγονότων.
1978 - Τζόζεφ Τέιλορανέφερε την ανίχνευση βαρυτικής ακτινοβολίας στο δυαδικό σύστημα πάλσαρ PSR B1913+16. Η έρευνα των Joseph Taylor και Russell Hulse τους χάρισε το Νόμπελ Φυσικής το 1993. Από τις αρχές του 2015, τρεις μετα-κεπλριανές παράμετροι, συμπεριλαμβανομένης της μείωσης της περιόδου λόγω εκπομπής βαρυτικών κυμάτων, είχαν μετρηθεί για τουλάχιστον 8 τέτοια συστήματα.
2002 - Ο Sergey Kopeikin και ο Edward Fomalont χρησιμοποίησαν συμβολομετρία ραδιοκυμάτων εξαιρετικά μεγάλης γραμμής βάσης για να μετρήσουν την εκτροπή του φωτός στο βαρυτικό πεδίο του Δία στη δυναμική, η οποία για μια ορισμένη κατηγορία υποθετικών επεκτάσεων της γενικής σχετικότητας καθιστά δυνατή την εκτίμηση της ταχύτητας βαρύτητα - η διαφορά από την ταχύτητα του φωτός δεν πρέπει να υπερβαίνει το 20% (αυτή η ερμηνεία δεν είναι γενικά αποδεκτή).
2006 - η διεθνής ομάδα της Martha Bourgay (Αστεροσκοπείο Parkes, Αυστραλία) ανέφερε σημαντικά πιο ακριβή επιβεβαίωση της γενικής σχετικότητας και της αντιστοιχίας της με το μέγεθος της ακτινοβολίας βαρυτικών κυμάτων στο σύστημα δύο πάλσαρ PSR J0737-3039A/B.
2014 - Οι αστρονόμοι στο Κέντρο Αστροφυσικής του Χάρβαρντ-Σμιθσόνιαν (BICEP) ανέφεραν την ανίχνευση αρχέγονων βαρυτικών κυμάτων κατά τη μέτρηση των διακυμάνσεων στην κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου μικροκυμάτων. Προς το παρόν (2016), οι διακυμάνσεις που ανιχνεύθηκαν θεωρούνται ότι δεν είναι υπολειμματικής προέλευσης, αλλά εξηγούνται από την εκπομπή σκόνης στον Γαλαξία.
2016 - διεθνής ομάδα LIGOανέφερε την ανίχνευση του γεγονότος διέλευσης βαρυτικών κυμάτων GW150914. Για πρώτη φορά, άμεση παρατήρηση αλληλεπιδρώντων μαζικών σωμάτων σε εξαιρετικά ισχυρά βαρυτικά πεδία με εξαιρετικά υψηλές σχετικές ταχύτητες (< 1,2 × R s , v/c >0,5), το οποίο κατέστησε δυνατή την επαλήθευση της ορθότητας της γενικής σχετικότητας με ακρίβεια αρκετών μετανευτώνειων όρων υψηλών παραγγελιών. Η μετρούμενη διασπορά των κυμάτων βαρύτητας δεν έρχεται σε αντίθεση με τις προηγούμενες μετρήσεις της διασποράς και του ανώτερου ορίου της μάζας ενός υποθετικού βαρυτονίου (< 1,2 × 10 −22 эВ), если он в некотором гипотетическом расширении ОТО будет существовать.

Τι σημαίνει για εμάς η ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων;

Νομίζω ότι όλοι γνωρίζουν ήδη ότι πριν από μερικές μέρες επιστήμονες ανακοίνωσαν την ανακάλυψη βαρυτικών κυμάτων για πρώτη φορά. Υπήρχαν πολλά νέα σχετικά με αυτό, στην τηλεόραση, στα ειδησεογραφικά sites και παντού. Ωστόσο, κανείς δεν δυσκολεύτηκε να εξηγήσει σε προσιτή γλώσσα τι μας δίνει αυτή η ανακάλυψη σε πρακτικούς όρους.

Στην πραγματικότητα, όλα είναι απλά, απλώς σχεδιάστε μια αναλογία με ένα υποβρύχιο:

Πηγή:

Η ανίχνευση των υποβρυχίων είναι το πρώτο και κύριο καθήκον κατά την καταπολέμησή τους. Όπως κάθε αντικείμενο, ένα σκάφος με την παρουσία του επηρεάζει περιβάλλο. Με άλλα λόγια, το σκάφος έχει τα δικά του φυσικά πεδία. Τα πιο γνωστά φυσικά πεδία ενός υποβρυχίου περιλαμβάνουν τα υδροακουστικά, μαγνητικά, υδροδυναμικά, ηλεκτρικά, ηλεκτρομαγνητικά χαμηλής συχνότητας, καθώς και θερμικά και οπτικά. Η απομόνωση των φυσικών πεδίων ενός σκάφους στο φόντο των πεδίων του ωκεανού (θάλασσα) αποτελεί τη βάση των βασικών μεθόδων ανίχνευσης.
Οι μέθοδοι ανίχνευσης υποβρυχίων χωρίζονται ανάλογα με τον τύπο των φυσικών πεδίων: Ακουστικό, Μαγνητομετρικό, Ραντάρ, Αέριο, Θερμικό κ.λπ.

Το ίδιο με το διάστημα. Κοιτάμε τα αστέρια μέσα από τηλεσκόπια, φωτογραφίζουμε τον Άρη, πιάνουμε ακτινοβολία και γενικά προσπαθούμε να κατανοήσουμε τους ουρανούς με όλους προσβάσιμους τρόπους. Και τώρα, αφού καταγράφηκαν αυτά τα κύματα, προστέθηκε μια άλλη μέθοδος μελέτης - η βαρυτική. Θα είμαστε σε θέση να δούμε το χώρο με βάση αυτές τις δονήσεις.

Δηλαδή, όπως ένα υποβρύχιο πέρασε από τη θάλασσα και άφησε πίσω του ένα «ίχνος» με το οποίο μπορεί να αναγνωριστεί, με τον ίδιο τρόπο μπορούν πλέον να μελετηθούν τα ουράνια σώματα από διαφορετική οπτική γωνία για μια πιο ολοκληρωμένη εικόνα. Στο μέλλον, θα μπορούμε να δούμε πώς τα βαρυτικά κύματα κάμπτονται γύρω από διαφορετικά σώματα, γαλαξίες, πλανήτες, θα μάθουμε να υπολογίζουμε καλύτερα τις κοσμικές τροχιές των αντικειμένων (Και ίσως ακόμη και να αναγνωρίσουμε και να προβλέψουμε την προσέγγιση των μετεωριτών εκ των προτέρων), θα δείτε τη συμπεριφορά των κυμάτων κάτω από ειδικές συνθήκες, και ούτω καθεξής.

Τι θα δώσει αυτό;

Δεν είναι ξεκάθαρο ακόμα. Αλλά με την πάροδο του χρόνου, ο εξοπλισμός θα γίνει πιο ακριβής και ευαίσθητος και θα συγκεντρωθεί πληθώρα υλικού για τα βαρυτικά κύματα. Με βάση αυτά τα υλικά, θα αρχίσουν να βρίσκουν τα περίεργα μυαλά διάφορα είδηανωμαλίες, μυστήρια και μοτίβα. Αυτά τα πρότυπα και οι ανωμαλίες, με τη σειρά τους, θα χρησιμεύσουν είτε ως διάψευση είτε ως επιβεβαίωση παλιών θεωριών. Θα δημιουργηθούν επιπλέον μαθηματικοί τύποι, ενδιαφέρουσες υποθέσεις (Βρετανοί επιστήμονες ανακάλυψαν ότι τα περιστέρια βρίσκουν το δρόμο για το σπίτι χρησιμοποιώντας βαρυτικά κύματα!) και πολλά άλλα. Και ο κίτρινος Τύπος σίγουρα θα εκτοξεύσει κάποιον μύθο, όπως ένα «βαρυτικό τσουνάμι», που μια μέρα θα έρθει και θα μας καλύψει ηλιακό σύστημακαι όλα τα ζωντανά θα λάβουν kidyk. Και η Βάνγκα θα συρθεί κι άλλο. Με λίγα λόγια, θα είναι διασκεδαστικό:]

Ποιο είναι λοιπόν το αποτέλεσμα;

Ως αποτέλεσμα, θα έχουμε ένα πιο προηγμένο πεδίο επιστήμης που θα είναι σε θέση να παρέχει μια πιο ακριβή και ευρύτερη εικόνα του κόσμου μας. Και αν είστε τυχεροί και οι επιστήμονες συναντήσουν κάποιο εκπληκτικό αποτέλεσμα... (Όπως, αν δύο βαρυτικά κύματα σε μια πανσέληνο «συντρίψουν» μεταξύ τους σε μια συγκεκριμένη γωνία με την απαιτούμενη ταχύτητα, τότε εμφανίζεται μια τοπική πηγή αντιβαρύτητας, ω -πα!)... τότε μπορούμε να ελπίζουμε σε σοβαρή επιστημονική πρόοδο.