Гравитационные волны «нейтронных звезд»: почему это важнейшее открытие года?

18 Октября 2017 в 10:30, Илья Хель 10 184 просмотра 32

На протяжении нескольких недель бурлили слухи, что ученые зафиксировали гравитационные волны — крошечную рябь в пространстве и времени — нового типа, не связанного со столкновением черных дыр. И вот мы получили окончательное подтверждение тому, что увидели подобные волны, произведенные жестоким столкновением двух массивных сверхплотных звезд в 100 миллионах световых лет от Земли.

Открытие было сделано 17 августа глобальной сетью современных гравитационно-волновых интерферометров, состоящей из двух детекторов LIGO в США и их европейского кузена Virgo в Италии. Открытие чрезвычайно важное, не в последнюю очередь потому, что помогает решить крупнейшие загадки в астрофизике — включая причину ярких вспышек, известных как «гамма-лучевые всплески», и, возможно, даже происхождения тяжелых элементов, таких как золото.

Далее — от первого лица: Мартин Хендри, профессор гравитационной астрономии и космологии Университета Глазго.

Будучи членом научной коллаборации LIGO, я пришел в восторг сразу же, как только увидел исходные данные. Следующий период был определенно самым интенсивным и бессонным, но также захватывающим, за два месяца моей карьеры.

Объявление последовало через несколько недель после того, как трем ученым присудили Нобелевскую премию по физике за их важную работу, которая привела к открытию гравитационных волн, впервые анонсированных в феврале 2016 года. С тех пор обнаружение гравитационных волн от сталкивающихся черных дыр становилось все ближе к нам — было зарегистрировано еще четыре подобных события. Но насколько нам известно, столкновение черных дыр открывает окно лишь на темную сторону Вселенной. Мы не могли бы зафиксировать свет от таких событий, имея любые инструменты.

Но GW170817 — название события 17 августа — все изменило. Потому что источником волн на этот раз были две «нейтронные звезды» — невероятно плотные остатки звезд размером с город, каждая весом больше солнца. Эти звезды носятся одна вокруг другой на гигантской скорости, а потом сливаются в ужасном столкновении, которое мы и увидели, потрясающем саму ткань пространства и времени.

Решенные загадки

Тот космический концерт был только началом. Астрономы давно подозревали, что слияние двух нейтронных звезд может быть увертюрой для короткого гамма-лучевого всплеска — мощной вспышки гамма-лучей, которые испускают больше энергии за долю секунды, чем солнце — за десять миллиардов лет. Мы наблюдали гамма-лучи уже несколько десятилетий, но не знали, что их вызывает.

Однако всего через 1,7 секунды после того, как гравитационные волны от GW170817 прибыли на Землю, спутник Fermi NASA обнаружил короткий всплеск гамма-лучей в той же области неба. LIGO и Virgo нашли дымящийся пистолет, и связь между столкновениями нейтронной звезды и короткими всплесками гамма-лучей была установлена окончательно и четко.

Сочетание гравитационно-волновых и гамма-лучевых наблюдений позволили определить положение космического взрыва с точность до 30 квадратных градусов неба — или в 100 раз большего участка, чем полная луна. Это, в свою очередь, позволило целой батарее астрономических телескопов, чувствительных к свету всего электромагнитного спектра, обыскать этот небольшой участок неба в поисках послесвечения взрыва. И они нашли его — в задней части довольно скромной галактики NGC4993, в созвездии Гидры.

В следующие дни и недели астрономы наблюдали за агонией, пока угольки от взрыва вспыхивали и гасли, прекрасным образом сливаясь в картину, описывающую так называемую «килоновую». Она рождается, когда материал, богатый субатомными частицами — нейтронами, — от изначального слияния выбрасывается на большой скорости под действием гамма-лучевого всплеска. Все это выбрасывается в окружающий космос и приводит к производству тяжелых радиоактивных элементов.

Нестабильные элементы затем распадаются до стабильного состояния с излучением радиации. Это приводит к свечению килоновой, которое мы подтвердили, составив подробную карту. Наши наблюдения также подтвердили теорию, что стабильные конечные продукты этих цепочек реакций включают обилие драгоценных металлов, таких как золото и платина. Хотя мы подозревали, что нейтронные звезды играют ключевую роль в создании этих элементов в космосе, эта гипотеза теперь кажется намного более убедительной. И в самом деле, килоновая, которая сформировалась из осколков GW170817, могла произвести золота по массе с целую Землю — 1000 триллионов тонн.

Наблюдая за килоновой «в интимной близости» впервые и видя, насколько хорошо она вписывается в разворачивающуюся астрономическую раскадровку, которая началась со слияния нейтронной звезды, астрономы осуществили огромный скачок к пониманию этих жестоких космических событий.

Мысль о том, что все мы сделаны из звездной пыли, невероятно популярна в культурном сознании — везде, от документальных фильмов до песенной лирики. Но умопомрачительная концепция о том, что золото в наших обручальных кольцах и часах Rolex сделано из нейтронной звездной пыли, еще интереснее. Еще более захватывающим является огромный потенциал, который открывается в новых радикальных подходах к изучению космоса.

Работая совместно — используя инструменты, которые работают не только по всему спектру света, но и чувствительны к гравитационным волнам и даже нейтрино — астрономы готовы полностью открыть новое окно во Вселенную. Например, они уже использовали свои наблюдения, чтобы сделать первое совместное измерение скорости расширения Вселенной, используя как гравитационные волны, так и свет.

Новые результаты последуют в ближайшее время. С этого взрыва новая увлекательная эпоха многопользовательской астрономии только начинается.

Гравитационные волны «нейтронных звезд»: почему это важнейшее открытие года?

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

32 комментария

  1. bond

    Круто!!! (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  2. deaddreams

    эээээээ Земля не весит каких то несчастных 1000 триллионов тонн, масса земли - 24тая степень кг, 21 степень тонн.

  3. Vlad727

    Так и не понял в чем важность этого открытия (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

    • Kajus Bonus

      Подтверждение теории относительности Эйнштейна...она настолько бредовая, что даже её адепты в неё не верят и постоянно выдумывают всякую хрень, чтобы её подтвердить.

      • Kvazar666

        Ну так сформулируй ее для начала, а потом попытайся объяснить нам в чем её бредовость, или ты просто пришёл сюда сотрясать аоздух?

        • Kajus Bonus

          Сама идея искривления пространства массивным объектом...бред полнейший! Гравитационные волны, волновая теория света...абсолютная пустота космического пространства, в которой все эти волны распространяются...хотя нет постойте, пусть свет ещё и из частиц состоит...ну иногда...когда это выгодно ОТОшникам, а гравитация это конечно волна, но гравитон мы всё равно будем искать! Это бредовая теория и я надеюсь её крах не за горами...собственно он бы уже давно произошел если бы не консервативные стариканы рулящие наукой.

          • Editor54

            KAJUS BONUS , "А то пишут, пишут... конгресс, немцы какие-то... Голова пухнет. Взять всё, да и поделить..." ©

            • Kajus Bonus

              Я очень сомневаюсь, что зафиксированные всплески, "крошечную рябь в пространстве и времени", имеют отношение к гравитационным волнам, ну в смысле к волнам пространства вызванным гравитационным коллапсом. Кроме того судя по статье эти "сейсмические" волны распространяются со скорость квантов электромагнитного излучения, что как бэ намекает, что это они и есть)

          • Kvazar666

            Клиника...Вообще то замедленный ход времени возле тяготеющей массы это экспериментально доказанный факт следствием,которого является гравитационное красное смещение. И вообще сама суть гравитации состоит в бесприкословном исполнении закона сохранения энергии в неоднородном времени.Например тело падает на землю не потому что ему передаёт энергию что то извне, а потому что энергия покоя этого тела завязана на скорость света, которая сама завязана на время и с замедлением времени энергия покоя переходит а кинетическую, но чем ближе к центру масс тем больше замедляется время потому наше тело ускоряется.Ясно? (отправлено из приложения Hi-News.ru)

            • Kajus Bonus

              Доказанный факт? Кем доказанный? Фильмом Интерстеллар)? Гравитацию замечательно описал Ньютон. Каждая частица пространства притягивается к каждой другой частице по известной формуле. Чем больше в объекте этих частиц, тем сильнее сила притяжения этого тела, а вся разница с измерением временем, это лишь несовершенство приборов измерения...ну и в тему. Ни разу не видел визуализацию теории гравитации Ньютона...ну там две массивные сферы подвешенные на тросах притягиваются друг к другу и это можно измерить и т.д. Но эта теория хотя бы понятна и логична.

              • sidius-dart

                Kajus bonus, вы не моглибы как не верующий в ОТО , предоставить математические доказательства вашего неверия. А то придумать можно все что угодно.

                • Kajus Bonus

                  Квантовая гравитация (из вики)
                  Основная статья: Квантовая гравитация
                  Однако и общая теория относительности не является окончательной теорией гравитации, так как неудовлетворительно описывает гравитационные процессы в квантовых масштабах (на расстояниях порядка планковского, около 1,6·10−35 м). Построение непротиворечивой квантовой теории гравитации — одна из важнейших нерешённых задач современной физики.
                  С точки зрения квантовой гравитации, гравитационное взаимодействие осуществляется путём обмена виртуальными гравитонами между взаимодействующими телами. Согласно принципу неопределенности, энергия виртуального гравитона обратно пропорциональна времени его существования от момента излучения одним телом до момента поглощения другим телом. Время существования пропорционально расстоянию между телами. Таким образом, на малых расстояниях взаимодействующие тела могут обмениваться виртуальными гравитонами с короткими и длинными длинами волн, а на больших расстояниях только длинноволновыми гравитонами. Из этих соображений можно получить закон обратной пропорциональности ньютоновского потенциала от расстояния. Аналогия между законом Ньютона и законом Кулона объясняется тем, что масса гравитона, как и масса фотона, равна нулю. Разница между законом ньютоновского тяготения и законом Кулона (существует два вида электрических зарядов и один вид «гравитационных зарядов» с притяжением между ними) объясняется тем, что спин фотона равен , а спин гравитона равен 2.

                  • Kvazar666

                    Я тебе поведаю страшную тайну, существование гравитона было предсказано ни кем инным как творцом ОТО и имеется ввиду не квант какого то гравитационного поля,а квант самого пространственно-временного континиума. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

                    • sidius-dart

                      так это ctrl-c ctrl-v с вики. Так и я могу. Kajus bonus, что вы хотите сказать? Что вы на основании каких то скудных знаний начальной физики, опровергаете выводы людей знающих математику и физику практически в совершенстве?

                    • Kajus Bonus

                      Гравитон - это бред. Ты сам то понимаешь его концепцию? Это идиотизм, как и вся ОТО. Можно прекрасно обходиться без неё, она попросту неприменима нигде, кроме создания ещё более бредовых теорий. С таким же успехом можно верить в магию.

                      • sidius-dart

                        Kajus bonus, а вы понимаете концепцию гравитона? И не моглибы пояснить как вы обходитесь без ОТО?

              • Александр

                Почитайте про гравитационную погрешность спутников GPS.

            • botan

              Да а движение самой планеты ты не учитываешь? Ее скорость.... Оп (отправлено из приложения Hi-News.ru)

            • Transchelovek

              Замедление времени совсем не доказанный факт, лишь замедление физических процессов - химических реакций и физических явлений. Я про "эксперимент с близнецами" Если объект замедлится во времени, то Вы его не увидите - он будет отставать от вашего восприятия - для этого достаточно логику иметь. При замедлении времени должно изменяться взаимодействие с окружающей средой, возможно даже станет невозможным на "расстояние" перемещения" Пусть и звучит недоказуемо, но это всяко лучше, чем в теории, в которую если подставить скорость звука в неё вместо скорости света, окажется, что скорость звука невозможно преодолеть. Я не говорю, что ОТО совсем бессмысленная, нет, но СМИ всегда всё извращают, эта теория не является теорией всего и панацеей во вселенной. Напридумывали благодаря ОТО темной энергии и темной материи, хотя эти эффекты вполне могут быть побочным взаимодействием обычной материи, как и гравитация - лишь следствием.

      • Badross

        Гравитационное линзирование, квазары, ускорители, gps, эксперименты Viking это выдумки тоже?

    • Badross

      Важность открытия в возможности проверить экспериментально различие между скоростью света и скоростью распространения гравитации, в возможности измерять такие низкие массы, в возможности видеть образование элементов, в возможности измерения постоянной Хаббла и проверка cosmic ladder distance независимо и ещё много чего.

  4. RiotMakeR

    очередная чушь построенная на байках о пространстве-времени ... само по себе понятие волна подразумевает гармоничные и цикличные колебания определенных параметров ... а в то же время гравитация это постоянная величина, присущая объектам, имеющим массу ... так что никаких именно "гравитационных волн" по сути быть не может - ну или пусть покажут какие параметры у гравитации гармонично и циклично изменяются

  5. kirfoton

    Скажите пожалуйста, если кто понимает эту теорию, допустим мощная гравитационная волна проходит через мою комнату. Какие эффекты можно будет наблюдать ? Как будут вести себя электронные бытовые приборы ? Пускай её частота будет небольшой, 1 колебание за 10 секунд. Что интересного можно увидеть ?

    • Sirius-A

      ))))))))
      А кто будет смотреть то эти колебания ????

      ответ.
      ты эту волну не заметишь ! для тебя и твой комнаты никаких изменений не будет видны.

      Изменение можно лишь УЛОВИТЬ Г- образной системой, лишь при условии что волна идет с какого либо из концов Г- образной системы !
      Засекаются Колебания в виде прерывании на доли сек. отражения лазерного луча, при условии что 1-ин из концов Г- образной системы изменил свою длину относительного другого. т.е. Отражение лазера происходит при равных расстояниях концов Г- образной системы, а при их изменении Отражение прерывается.

      Изменение длин концов физически не возможно, т.к. они бетонные, но гравитационные волны, материю как бы сжимают не нанося физического вреда материи !

      ну как то так...

  6. Baksov

    Что ж, поздравляю астрономов! К этому открытию трудно придраться, так источник обнаружен. Теперь будем ждать, что же осталось после столкновения. Пожалуй эта загадка более интересна, чем обнаружение гравитационных волн и гамма всплеск.

  7. Tessai

    оооом....

  8. macss

    Из Википедии: "Гравитация — слабейшее взаимодействие.
    Однако, поскольку оно действует на любых
    расстояниях, и все массы положительны, это, тем не менее
    , очень важная сила во Вселенной.
    В частности, электромагнитное взаимодействие между
    телами в космических масштабах мало,
    поскольку полный электрический заряд этих тел равен нулю
    (вещество в целом электрически нейтрально)."
    То есть слабое силовое поле гравитации не имеет Массы
    и поэтому его открыть невозможно.
    Все подробности строения от планет и до Вселенной
    здесь; http://german43.livejournal.com/.

  9. romale

    Ждём золотых метеоритов от нейтронной звезды (отправлено из приложения Hi-News.ru)

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.