Пространство-время вздымается само по себе
Открытие гравитационных волн поддерживает множество теорий, включая общую теорию относительности Эйнштейна. В то же время это доказывает, насколько упорно Вселенная хранит свои тайны.
Этому открытию присвоено звание чуть ли не Нобелевской премии. Группа астрофизиков из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики недавно зафиксировала раннюю стадию формирования Вселенной, которую иногда называют инфляционной. Существование в ОТО (1). Однако если отдельные элементы этой теории постепенно подтверждались экспериментально, то в случае гравитационных волн это пока не удалось. Их чрезвычайно трудно наблюдать.
Теоретические предсказания общей теории относительности Эйнштейна говорили о образование таких волн при взаимодействии космических тел. А поскольку волны, зарегистрированные в настоящее время учеными, были созданы 13,8 миллиарда лет назад, они также являются доказательством, подтверждающим теорию Большого взрыва. Особенно та ее часть, которая говорит о фазе инфляционного расширения Вселенной, продолжавшейся от 10-36 секунд до, вероятно, 10-32 секунд после Большого Взрыва, когда сформировались различия в распределении энергии и массы, которые мы наблюдаем сегодня (2). Это также означает, что существование гипотетической молекулы-переносчика для этого взаимодействия — так называемой гравитон.
2. История Вселенной от Большого Взрыва
Гравитационные волны в общей теории относительности Альберта Эйнштейна представляют собой рябь в пространстве-времени, движущуюся со скоростью света. (3).
3. Распространение гравитационных волн
В нерелятивистской механике эта волна проявляется как распространяющиеся колебания гравитационного поля. есть тело, которое движется с ускорением. Чтобы получить наблюдаемые эффекты, он должен иметь очень большое ускорение и огромную массу.
Большое научное достижение астрофизиков из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики стало возможным благодаря телескопу BICEP2(), который способен чрезвычайно чувствительно обнаруживать даже самые неуловимые световые сигналы. Он работает в особых условиях на полярной станции Амундсен-Скотт, расположенной на Южном полюсе. Обнаружение этих первичных волн — чрезвычайно сложная задача, потому что, проходя через Вселенную, они воздействуют на пространство-время, то есть взаимодействуют с измерительными приборами.
Наблюдение особенностей
В физике мы говорим всем вибрационное движение (колебания) может быть источником волн. Если кончиком палки ритмично ударять по поверхности воды пруда, на ней образуются круговые волны: радиально расходящиеся во все стороны от точки удара. Точно так же можно полагать, что возмущения, или волны, будут распространяться и в гравитационном поле, пока источник этого поля подвержен колебаниям. Достаточно космическому объекту, например звезде, совершить такие колебания, и его гравитационное поле наверняка распределит внутри себя эти возмущения определенных параметров.
Однако г.гравитация — это геометрия пространства-времени, а именно его кривизна. Таким образом, гравитационные волны должны представлять собой периодические изменения величины искривление пространства-времени, растворяясь внутри себя. Скорость распространения гравитационных волн равна скорости света в вакууме. Их интенсивность (амплитуда) и частота зависят от исходных масс, частоты их колебаний и расстояния детектора от источника.
Звезды могут быть космическими источниками гравитационных волн с массами намного большими, чем у Солнца (например, в сто раз), но мы мало о них знаем. Сингулярные звезды чудовищной плотности, такие как нейтроны или сверхновые типа II, являются лучшими кандидатами. Черные дыры, обладающие крутящим моментом, еще более подходят в этом отношении. В связанном пространстве-времени возникают специфические возмущения кривизны (закрутки), которые распространяются и, возможно, могут быть зарегистрированы на Земле.
Однако лучшими кандидатами на роль источников интенсивных гравитационных волн являются двойные звездные системы, содержащие различные комбинации нейтронных звезд и черных дыр: нейтронные двойные звезды, двойные черные дыры (4), системы черных дыр и нейтронных звезд.
4. Визуализация гравитационных волн, распространяющихся вокруг двух черных дыр
Массивные, плотные тела на узких орбитах излучают (как осцилляторы) гравитационные волны, теряя при этом энергию. Они медленно затягиваются и период их обращения уменьшается, волны становятся сильнее и чаще. В заключительной фазе происходит катастрофическое слияние (коалесценция) в одно целое. Именно тогда происходит взрывное излучение мощного волнового импульса, который можно зарегистрировать на Земле.
Посмотрите в новое окно
Гравитационные волны это, вероятно, новое и мощное «окно» для наблюдательной астрономии (видимого, радио, рентгеновского и т. д.). На основе их строения можно будет идентифицировать и изучать сингулярные объекты, такие как, например, сингулярные звездные системы или отдельные сингулярные звезды (сверхновые, пульсары, черные дыры).
Открытие первичных гравитационных волн показывает силу и слабость науки. Здесь очевидна сила, потому что речь идет о большом достижении. Слабость, однако, является результатом усилия и тяжелого труда вырвать свои секреты из Вселенной. И все же речь идет лишь о подтверждении почти столетней теории и концепции сотворения Вселенной, достоверной только с виду.
