Potwierdzono istnienie fal grawitacyjnych!

ekolog · 11 Lutego 2016

Międzynarodowy zespół wykrył fale grawitacyjne wygenerowane zderzeniem dwóch czarnych dziur.
Otwiera to nową erę badań astronomicznych, w szczególności w odniesieniu do czasów Wielkiego Wybuchu.

http://www.bbc.com/news/science-environment-35524440

c.d.

Badano laserami nagłe "wydłużanie się" bardzo długich tuneli (albo, niejako, ściskanie się Ziemi - jak sprężyny). Jeden z tuneli jest pod kątem prostym względem drugiego.

Zjawisko potwierdziły dwa niezależne obiekty. Fale grawitacyjne zaobserwowano dzięki współpracy dwóch projektów – amerykańskiego LIGO i europejskiego VIRGO.

Oba dysponują detektorami fal grawitacyjnych czyli ogromnymi interferometrami laserowymi.

Fale grawitacyjne przewiduje Ogólna Teoria Względności.
"Znaleźliśmy piękny 'podpis' z fuzji dwóch czarnych dziur i to zgadza się dokładnie - fantastycznie - z numerycznego rozwiązania równań Einsteina ... wyglądało to aż zbyt piękne"

Fale grawitacyjne przenikają łatwo wszystko, włącznie z "zakurzonym" centrum naszej galaktyki, ponadto może uda się złapać nie tylko zjawiska związane z czarnymi dziurami i gwiazdami neutronowymi ale także z najpierwszych chwil naszego etapu Wszechświata.

Do tego momentu istnienie fal grawitacyjnych było tylko hipotezą!

"Dawno, dawno temu (1,3 mld lat) w odległej (o 1,3 mld lat świetlnych) galaktyce połączyły się ze sobą dwie czarne dziury, jedna o masie 29, a druga 36 mas Słońca. Utworzyły razem większą czarną dziurę, która miałaby masę 65 Słońc. Miałaby, gdyby nie to, że podczas połączenie masa równa trzem masom Słońca zamieniła się w energię w postaci fal grawitacyjnych."

http://www.crazynauka.pl/odkryto-fale-grawitacyjne-ostatni-brakujacy-element-teorii-wzglednosci-einsteina/

Pozdrawiam

p.s.

Odkrycie dotyka też hipotetycznego grawitonu. Na przykład, jeśli fale grawitacyjne które zaobserwowano propagują wolniej niż C ( prędkością światła w próżni), to grawiton ma masę.

Edytowane 11 Lutego 2016 przez ekolog

Paether · 11 Lutego 2016

To musi być osobny temat, dlatego wydzielam Ekologu, mógłbyś nieco rozwinąć tekst ?

Behlur_Olderys · 11 Lutego 2016

Nareszcie! Chciałbym tylko od siebie dodać, że wykrycie tych fal to wydarzenie - moim zdaniem - rząd wielkości bardziej doniosłe od potwierdzenia istnienia bozonu Higgsa.

Dlaczego?

Po pierwsze metoda detekcji jest praktycznie bezpośrednia: fale grawitacyjne powodują zmianę długości mierzonych przez przyrządy. Wykryto niewielką zmianę (z tego, co podaje prasa: rzędu 10^-18m) odległości, a zatem można powiedzieć, że potwierdzono ich istnienie w ten sam sposób, jak radio potwierdza istnienie fal elektromagnetycznych.

Po drugie: o ile bozon Higgsa to raczej ciekawostka ekstremalnie dużych energii - przynajmniej na razie - bez realnego zastosowania, to fale grawitacyjne praktycznie otwierają nam kolejne okno do podglądania Wszechświata, są kamieniem milowym takim, jak wynalezienie teleskopu czy wykrycie neutrin.

No i teoria za nimi stojąca jest przepiękna, i dużo prostsza, niż pole Higgsa

Pozdrawiam!

Loki · 11 Lutego 2016

Poprawcie mnie jeśli się mylę. Teoria była znana od dawna - brakowało potwierdzenia, bo to najsłabsze z oddziaływań, cholerne trudne do zmierzenia.

Cieszę się jak dziecko, że się udało, bo o pierwszych detektorach LIGO czytałem bodaj jeszcze w Młodym Techniku czyli jakieś 20 lat temu.

Ale nie lubię patetycznych nawoływań. Czy odkrycie - poza Noblami i ugruntowaniem teorii - przyniesie coś jeszcze?

Jakie to "kolejne" okno odkrywają i co to za kamień milowy? Wytłumaczcie jak laikowi, bo nie kumam. Teoria była znana. Matematycznie również. Teraz została potwierdzona - fale grawitacyjne naprawdę istnieją. Przypuszczam, że wśród naukowców mało kto w to wątpił. Więc co się teraz zmieni? Nic?

KrzychK · 11 Lutego 2016

Grawitacja była ostatnim elementem w Ogólnej Teorii Wszystkiego, którego nie można było powiązać z innymi oddziaływaniami (dlatego jest to na razie Ogólna Teoria Prawie Wszystkiego). Potwierdzenie istnienia bozonu Higgsa i teraz potwierdzenie istnienia fal grawitacyjnych sprawia, że Prawie już można wyprawić w niebyt – teoria zgadza się z obserwacjami.

Behlur_Olderys · 11 Lutego 2016

Wierzę głęboko, że wkrótce postęp technologii pozwoli używać fal grawitacyjnych w podobny sposób, jak teraz używa się fal radiowych do badania Wszechświata. Kiedyś neutrino było uznawane za niewykrywalne z definicji, teraz wykrywamy je rutynowo. Podobnie z falami grawitacyjnymi, w przyszłości będą mogły być używane do różnych celów naukowych, kto wie jeszcze jakich. Magnesy były kiedyś zabawką, później zaczęły prowadzić statki dookoła Ziemi.
Dowiedziono też dużej zgodności przewidywań teoretycznych - numerycznych rozwiązań - z rzeczywistymi obserwacjami. Może daleko tu do dokładności COBE i promieniowania tła, ale robi wrażenie.
Jestem pewien, że kolejne porażki prób wykrycia fal grawitacyjnych nakłaniały do rozpatrywania alternatywnych teorii do OTW lub do modyfikacji, także na pewno wielu naukowców mogło wątpić. Brak fal był rysą na szkle dla relatywistyki, aż do dzisiaj.

Może bardziej się podniecam, bo śledzę zagadnienie i jestem fanatykiem ogólnej teorii względności. Wiadomo, że dla górników i pielęgniarek nie robi to żadnej różnicy, tak samo jak praktycznie wszystko, o czym mówi się na tutejszym forum nie jest istotne dla przeciętnego człowieka. A z drugiej strony: właśnie gdzie, jak nie na forum astronomicznym ma być widoczny entuzjazm z tego odkrycia?

*Wojtek* · 11 Lutego 2016

Też mi brakuje łatwego i konkretnego wyjaśnienia, co to odkrycie - potwierdzenie, tak naprawdę wnosi do naszego życia?

Loki · 11 Lutego 2016

Entuzjazm się znajdzie. Mnie cieszy, że o odkryciu dowiedziałem się od syna, podesłał mi link. Wiedziałem, że we wrześniu LIGO coś wykryło i że badają co to. Cieszę się z odkrycia niezmiernie. To racja, że potwierdzenie teorii sprowadzi niektórych na właściwe śieżki zamiast błądzić po manowcach w poszukiwaniu alternatywy dla "niesitniejących" fal grawitacyjnych. Już są "istniejące" i mam nadzieję, że nikt już tego nie odszczeka.

A co do wykorzystania... tu jestem sceptykiem. Trzeba było aż dwóch czarnych dziur, żeby wytworzyć falę dającą się zarejestrować. Przypuszczam, że manipulacja grawitacją wymaga takich energii, że proszę siadać...

A propos wielkich liczb. Wiecie jak duża jest liczba 8x10^67? Jasne, że duża. Ale jak duża? Pooglądajcie od 14:05

Rybi · 11 Lutego 2016

Pod poniższym odnośnikiem znalazłem oryginalną publikację w tym temacie, która ukaże się w jutrzejszym PHYSICAL REVIEW LETTERS:
http://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.116.061102

Wielki wysiłek świata nauki - samych tylko nazwisk autorów są trzy strony!!!
Głównym autorem publikacji jest B. P. Abbott (LIGO, California Institute of Technology, Pasadena, California 91125, USA).
Tytuł: "Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger".

I jeszcze bardzo ciekawy rysunek z tej publikacji z zaobserwowanymi zmianami struktury przestrzeni w dniu 14 września 2015 09:50:45 czasu UTC i ich interpretacją - czyli zjawisko koalescencji/mergingu dwóch gwiazdowych czarnych dziur.

Wielka sprawa. Będzie co studiować w ten weekend ...
Pozdrawiam

Edytowane 11 Lutego 2016 przez Rybi

DominikRD · 11 Lutego 2016

Teraz nie będę spał

dziki · 11 Lutego 2016

A propos wielkich liczb. Wiecie jak duża jest liczba 8x10^67? Jasne, że duża. Ale jak duża? Pooglądajcie od 14:05

Piotrek świetny film, świetny kanał!

Rybi · 11 Lutego 2016

Na powyższym rysunku widać, że LIGO rejestrował zmiany długości wzorcowego odcinka na poziomie 0.000000000000000000001 (10 exp -21).

Czyli

4000m x 0.000000000000000000001 (10 exp -21) = 0,000000000000000004 (4 razy 10 exp -18) metra.
Proton ma podobno średnicę około (10 exp -15) metra, czyli zarejestrowano zmiany na poziomie zaledwie 0.001 wielkości protonu!!!

Niesamowite - jak oni to zmierzyli ... :whaaaaa:

Edytowane 11 Lutego 2016 przez Rybi

MateuszW · 12 Lutego 2016

Na powyższym rysunku widać, że LIGO rejestrował zmiany długości wzorcowego odcinka na poziomie 0.000000000000000000001 (10 exp -21).

Czyli

4000m x 0.000000000000000000001 (10 exp -21) = 0,000000000000000004 (4 razy 10 exp -18) metra.

Proton ma podobno średnicę około (10 exp -15) metra, czyli zarejestrowano zmiany na poziomie zaledwie 0.001 wielkości protonu!!!

Niesamowite - jak oni to zmierzyli ...

Chwila, jak? Mieli tor o długości 4 km, tak? To mnie najbardziej zastanawia, jak pozbyli się wszelkich "zakłóceń" pomiaru, jak rozszerzalności termicznej, ruchów gleby, drgań i czego tam jeszcze. W teorii wydaje się fajnie, jedne tunel zmienia długość, a ten drugi, prostopadły nie. Ale jest mnóstwo czynników, które powodują zmianę długości znacznie większą, niż fale grawitacyjne, a są one niezależne dla każdego tunelu. Jak sobie z tym radzą?

to fale grawitacyjne praktycznie otwierają nam kolejne okno do podglądania Wszechświata, są kamieniem milowym takim, jak wynalezienie teleskopu czy wykrycie neutrin.

Czyli jak rozumiem mówisz o czymś w rodzaju teleskopu grawitacyjnego? Ale czy przy tych falach można stwierdzić w jakikolwiek sposób, z której strony nadeszła fala? Czy to nie jest taki pomiar, że jest fala, ale nie wiadomo jaka i skąd? W przypadku teleskopów optycznych mamy zdjęcie - znamy dokładne źródło promieniowania. W przypadku neutrin też mamy namiastkę czegoś takiego - da się określić kierunek, z jakiego nadchodzą neutrina. A czy przy falach też można coś takiego zrobić?

I jeszcze jedno, skąd oni wiedzą, że te fale pochodzą akurat od tych dwóch czarnych dziur, a nie czegokolwiek innego?

WielkiAtraktor · 12 Lutego 2016

Wszystkie odpowiedzi (zajawki i źródła właściwe) są tu: https://en.wikipedia.org/wiki/LIGO

To mnie najbardziej zastanawia, jak pozbyli się wszelkich "zakłóceń" pomiaru, jak rozszerzalności termicznej, ruchów gleby, drgań i czego tam jeszcze.

Temperaturę utrzymuje się stałą. Tzw. aktywność mikrosejsmiczną, o której piszesz, niweluje się aktywnie na podst. danych z czujników wibracji.

Ale czy przy tych falach można stwierdzić w jakikolwiek sposób, z której strony nadeszła fala?

Pewnie — są 3 obserwatoria, dwa w USA odległe o 3002 km i jedno w Pizie. Wystarczy zmierzyć różnicę czasu obserwacji sygnału w każdym z nich, by zawęzić kierunek do źródła.

I jeszcze jedno, skąd oni wiedzą, że te fale pochodzą akurat od tych dwóch czarnych dziur, a nie czegokolwiek innego?

Bo sygnał zgadza się z wynikiem modelowania tej właśnie sytuacji.

Tu jeszcze ciekawy link z filmikami: http://www.sr.bham.ac.uk/gwastro/

Edytowane 12 Lutego 2016 przez WielkiAtraktor

Morth · 12 Lutego 2016

Najprościej ujmując, to ten równoważnik 2mld złotych, który trzeba było wyłożyć na LIGO pozwoli na wyłożenie kolejnych miliardów na badanie fal grawitacyjnych. To z kolei pozwoli badać okres w życiu Wszechświata, gdzie przestrzeń wypełniona była gorącym gazem, który był nieprzezroczysty dla światła. Czyli m.in pozwoli zbadać czy istniał okres inflacji. Doświadczenie uzyskane podczas misji LIGO zaprocentuje z pewnością w przypadku misji takich jak LISA . Samo opracowanie danych, to ogromne przedsięwzięcie, a tak droga została już w części utarta.

Paether · 12 Lutego 2016

Skąd to się wzięło:

Rhobaak · 12 Lutego 2016

Nie jest to wielkie zaskoczenie, bo po obserwacjach pulsarów w ciasnych układach w latach 70. istnienie fal grawitacyjnych było praktycznie pewne. Ważniejszym aspektem jest to, że udało się osiągnąć wystarczająca precyzję pomiarów, aby fale te bezpośrednio zarejestrować oraz potwierdzenie, że zderzenia czarnych dziur o masach rzędu gwiazdowych wystepują w naszej (szeroko pojetej) okolicy na tyle powszechnie, że zjawisko takie udało się zarejestrować zaledwie kilka tygodni po rozpoczęciu pomiarów (co prawda dopiero po modyfikacjach zwiększających czułość). No i może przyspieszy to realizację jeszcze bardziej ambitnych projektów takich jak np. eLISA.

Krawat · 12 Lutego 2016

Jak to zmierzyli? Ano tak, że mamy dwa tunele (o wspólnym początku, w kształcie litery L) o określonej długości i wysyłamy nimi światło o określonej częstotliwości, które odbija się od końców tunelu. Następnie światło wraca na początek tuneli. Częstotliwość jest tak dobrana, że podczas interferencji fale wzajemnie się wygaszają. Ale wystarczy tylko minimalnie zmienić długość tunelu aby na wyjściu pojawił się sygnał.

Fala grawitacyjna podróżująca przez kosmos rozszerza i kurczy czasoprzestrzeń. Trafia na Ziemię i interferometr, na ułamek sekundy zmieniając długość tuneli którymi podróżuje światło, i stąd detekcja. Jest to niesamowite, zwłaszcza biorąc pod uwagę dokładność pomiaru i naturę zjawiska.

Mocno przesadzony (w celu uwidocznienia) skutek rozchodzenia się fal grawitacyjnych pokazuje ten filmik:

(jeszcze raz, to jest bardzo mocno przesadzone, bo mówimy o zmianie długości rzędu ułamka średnicy protonu):

Wczoraj porównywali dokładność pomiaru do zmierzenia odległości między Słońcem a Proximą Centauri z dokładnością rzędu średnicy ludzkiego włosa. To się nie mieści w głowie

Paether · 12 Lutego 2016

Prościej chyba się nie da:

https://www.facebook.com/CentrumNaukiKopernik/videos/10153256701305178/

kuba_mar · 12 Lutego 2016

Karol jak zwykle odwala kawał dobrej roboty :Beer:

sp3uca · 12 Lutego 2016

rozszerza i kurczy czasoprzestrzeń. Trafia na Ziemię i interferometr,

Chm ... nie powinno się pisać tylko "przestrzeń" ? Odziaływanie na czas powodowało by zmianę częstotliwości lasera i brak możliwości obserwacji zmiany ?

Tunel się kurczy F rośnie ale przeciwnie czas zwalnia i F spada = zero.

No chyba że oba odziaływania się dodają lub detektor "...detektor osiąga maksymalną czułość, skaluje się odwrotnie z długością ramion urządzenia...." cytat

Andrzej

Paether · 12 Lutego 2016

To, co zaobserwowali naukowcy, to dowody na kosmiczną katastrofę. "To były dwie czarne dziury - jedna o masie 29 mas Słońca, a druga o masie 36 mas Słońca. Te czarny dziury zlały się w czarną dziurę o masie 62 mas Słońca. Pozostałe 3 masy Słońca zostały wypromieniowane jako fale grawitacyjne. I ten sygnał został zaobserwowany na Ziemi" - powiedział prof. Królak

Dobry tekst, m.in o udziale Polaków w całym projekcie: http://naukawpolsce.pap.pl/aktualnosci/news,408395,przelomowe-odkrycie-zaobserwowano-na-ziemi-zmarszczki-czasoprzestrzeni.html

szuu · 12 Lutego 2016

To, co zaobserwowali naukowcy, to dowody na kosmiczną katastrofę.
Dobry tekst, m.in o udziale Polaków w całym projekcie: http://naukawpolsce.pap.pl/aktualnosci/news,408395,przelomowe-odkrycie-zaobserwowano-na-ziemi-zmarszczki-czasoprzestrzeni.html

jak informuje rzecznik prasowy ambasady, wśród ofiar katastrofy nie ma obywateli naszego kraju

Rybi · 12 Lutego 2016

Symulacje numeryczne pokazują, że jest możliwa taka ewolucja bardzo masywnych ciasnych układów podwójnych, że w skali krótszej od wieku Wszechświata mogą powstać dwie bardzo masywne (jak na gwiazdy) czarne dziury (BH) i następnie połączyć się w jedną (w tym modelu trwa to ok. 2,6 miliarda lat).

Więcej info na temat ewolucji takich układów można znaleźć pod odnośnikiem:
http://arxiv.org/abs/1601.03718v2

Autorzy tej publikacji szacują, że przy czułości "teleskopu grawitacyjnego" aLIGO będą często obserwowane zjawiska mergingu czarnych dziur: 2.1 - 550 przypadków / rok.
Już niedługo takie obserwacje nam spowszednieją

Edytowane 12 Lutego 2016 przez Rybi