Physiker Gerade Entdeckt Gravitationswellen Wieder—Was kommt als Nächstes?

Bild: LIGO/Caltech/MIT/Sonoma State (Aurore Simonnet)

Ein langer, langer Zeit, ein paar schwarze Löcher kollidierte mit solcher Kraft, dass Sie erstellt Wellen in der Raumzeit, die ausging durch das Universum. Die ganze Zeit, Moleküle auf einem kleinen Felsen in einer ziemlich irrelevant Winkel der Milchstraße angeordnet, die sich in Lebewesen, die sich in selbst-bewusst-Affen. Diese Menschenaffen schließlich erkannte Sie könnten tatsächlich Messen, die Raumzeit wackelt, und baute mehrere kilometer lange Maschinen (tiny, wenn Sie wirklich an es denken), um so zu tun. Wenn Sie den Schalter umgelegt, fingen Sie die Wackler nur in der Zeit.

Aber dann haben Sie entdeckt ein weiterer Satz von wobbles und einem Hauch von noch anderen (obwohl Sie nicht sicher waren). Jetzt haben Sie bestätigt, eine Dritte Veranstaltung, und es machte den Affen Fragen: Was bedeutet das alles? Und wohin gehen wir von hier?

Heute ist das paar von Laser-Interferometer Gravitationswellen-Observatorien (LIGO) bestätigen die Entdeckung einer Dritten Gruppe von diesen Gravitationswellen erstmals vorhergesagt, von Albert Einstein vor über hundert Jahren. Während die Dritte Entdeckung ist fast noch spannender als der erste und der zweite sind die Wissenschaftler, die jetzt beginnen, darüber nachzudenken, was diese Wellen kann sagen, Sie über unser Universum, und was Sie tun können, wenn Sie schon eine Menge von Ihnen gesehen.

“Dies ist nur der Anfang”, Gabriela Gonzalez, der zuletzt Sprecher der LIGO Wissenschaftlichen Zusammenarbeit und professor der Louisiana State University, sagte Gizmodo. “Es gibt eine Menge mehr kommen.”

Wissenschaftler beauftragt haben, zwei LIGOs mit der Beobachtung von Gravitationswellen, einer in Washington State und die andere in Louisiana. Sie sind im wesentlichen ein paar von senkrechten Lineale aus Licht, wo Optik-Systeme split-laser, senden Sie den Balken nach unten, lange Rohre, dann vereinen Sie auf einen Detektor. Wenn eine Gravitations-Welle rollt durch die Menge der Raum, den das Licht Durchlaufen muss, ändert, bewegen sich die beiden Lichtstrahlen in und aus der Ausrichtung und Erstellung einer waveform graph. Wissenschaftler müssen zwei LIGOs, um zu bestätigen, dass die Beobachtung war nicht nur ein LKW vorbei. Und eine ähnliche Sternwarte, genannt die Jungfrau, ist jetzt eingeschaltet, in Italien und wird gemeinsam mit den LIGOs bald, um besser zu bestimmen, die Herkunft und das Verhalten von Gravitationswellen.

“Diese Veranstaltung ist keine smoking gun, aber es ist die erste Veranstaltung, für die wir mehr ernsthaft lieber ein Szenario über einen anderen”

Der LIGOs entdeckt die meisten der jüngsten Welle Ereignis, GW170104, am 4. Januar dieses Jahres. Sie verwendet die Wellenform zu bestimmen, dass es kam aus einem paar von kollidierenden schwarzen Löchern drei Milliarden Lichtjahre entfernt, etwa 31 und 19-mal die Masse unserer Sonne, drehen in einem einzigen schwarzen Loch rund 49 mal die Masse, und veröffentlichten Ihre Ergebnisse heute in der Fachzeitschrift Physical Review Letters. Die Masse des schwarzen Lochs passt ganz gut zwischen der Masse der schwarzen Löcher abgeleitet aus schwerer und leichter Wellen vorher gemessen. Die Wellenform lieferte auch einige verlockende Hinweise für eine Antwort auf die Frage, wie ein paar schwarze Löcher am Ende umkreisen einander in den ersten Platz.

Eine black-hole-binary konnte entweder in form von ein paar umkreisen Sterne, die beide zusammengebrochen sind, oder wenn ein Schwarzes Loch übergeben von einem anderen, und verhedderten uns in der schwere. Wenn der erste Fall wahr wäre, die spins der schwarzen Löcher würde ausrichten mit Ihren Umlaufbahnen. Aber wenn die spins wurden in die entgegengesetzte Richtung von den Bahnen, das zweite Szenario wäre wahrscheinlicher. Die neuesten Gravitationswellen der Beobachtung beginnt, zeigen Wissenschaftler auf den zweiten Fall. Es ist sicherlich nicht abschließend, aber es bedeutet, dass in der Fernen (und damit jüngeren) Universum, es könnte Orte konzentriert mit verschmelzende schwarze Löcher, Imre Bartos, associate research scientist an der Columbia University, sagte Gizmodo.

“Diese Veranstaltung ist keine smoking gun, aber es ist die erste Veranstaltung, für die wir mehr ernsthaft lieber ein Szenario über die andere,” Salvatore Vitale, assistant professor am MIT, sagte Gizmodo. “Wenn Sie mich Fragen ich denke, es ist zu früh, um zu sagen, alles schlüssig”, sagte er.

Gravitationswellen-Astronomie noch in den Kinderschuhen, aber wir werden bald an einen Punkt kommen, wo jeder einzelne Nachweis von Wellen ist nichts neues. Wir sind noch nicht da, aber bald können Sie erwarten, zu starten, hören Sie mehr darüber, was können die Wissenschaftler herausgreifen von trends, zwischen vielen kollidierenden schwarzen Löcher, und über follow-up-Beobachtungen aus den Netzwerken von Satelliten und Teleskopen auf der Suche für einen elektromagnetischen oder neutrino Gegenstück zu den Gravitationswellen.

“Wenn Sie wollen, um eine Art optische oder elektromagnetische follow-up-Beobachtung, werden Sie brauchen etwas, das nicht nur zwei schwarze Löcher,” Scott Hughes, professor der Physik am MIT, sagte Gizmodo. Kommissionierung eine solche Unterschrift würde wahrscheinlich verlangen, dass zwei Neutronensterne, die unglaublich massive Kugeln nicht ganz dicht genug, um Zusammenbruch zu schwarzen Löchern. LIGO wahrscheinlich muss die Empfindlichkeit erhöht wird, bevor es spot-neutron star mergers, etwas, das die Detektoren funktionieren, wenn in diesem Jahr der Lauf ist vorbei. “Die Hoffnung ist, dass wir beginnen, die Beobachtungen,” die mit den beiden LIGO-Detektoren plus Jungfrau und verbesserte Empfindlichkeiten “Mitte Sommer 2018 oder so”, sagte Gonzalez. “Mit der Empfindlichkeit aus, vielleicht werden wir beginnen, sehen Neutronensterne mit einem paar Monate von Daten.”

“Man kann nie beweisen, dass eine Theorie richtig ist—Sie können nur beweisen, dass es falsch ist. Einstein ist noch nicht falsch.”

Während Wissenschaftler weiterhin über Gravitationswellen testen verschiedene Theorien über unser Universum, von den exotischen, ob die gravitationsfelder haben ein Teilchen, assoziiert mit Ihnen die Art und Weise, die Strom hat, Einsteins Theorie der Relativität. “Man kann nie beweisen, dass eine Theorie richtig ist—Sie können nur beweisen, dass es falsch ist”, sagte Vitale. “Einstein ist noch nicht falsch.”

Das ist erstaunlich, durch die Art und Weise. Gravitationswellen, eine Vorhersage gemacht, von der Allgemeinen Relativitätstheorie geträumt bis vor hundert Jahren zu erklären, seltsame Knicke in der Theorie der Schwerkraft, wie die Skurrilität der Merkur-Umlaufbahn, können auch beschreiben, mächtige Ereignisse am anderen Ende des Universums. “Es ist ein Mensch im Vergleich zu Usain Bolt”, sagte er. “Das gleiche Theorie, ohne jegliche änderungen erklärt auch die Bewegung der Objekte unglaublich Massiv sich unglaublich schnell, die Geschwindigkeiten vergleichbar mit der Lichtgeschwindigkeit.” Um fair zu sein, es wäre sehr spannend für eine Menge Leute, wenn Sie jemanden fand, dass eine Abweichung von Einsteins Theorie.

Weiter unten an der Straße nach Virgo angeschlossen ist, auch andere Detektoren, einschließlich eines in Indien und ein weiteres in Japan, wird Ihnen helfen, lokalisieren den Standort von Gravitationswellen—gerade jetzt, es gibt eine riesige Schneise der Himmel, aus dem Sie stammen können. Schließlich werden Wissenschaftler auch in der Lage sein, um zu bestimmen, die Wellen Polarisation, die Art, wie Sie tatsächlich verformen Raum, wie Sie Reisen.

Wissenschaftler sind über Ihre Finger für etwas unerwartetes. “Um die Wahrheit zu sagen, was mich am meisten aufgeregt ist die Entdeckung des unbekannten”, sagte Gonzalez. “Wie die Suche nach einem signal stark wie die erste, folgt nicht einem Modell, das wir kennen.”