• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Gravitationsvågor detekteras för tredje gången,
    Avslöjar en annan svart hålkollision Denna konstnärs uppfattning visar två sammanfogade svarta hål som liknar dem som upptäcktes av LIGO. De svarta hålen snurrar på ett ojämnt sätt, vilket betyder att de har olika orienteringar i förhållande till parets totala orbitalrörelse. LIGO/Caltech/MIT/Sonoma State (Aurore Simonnet)

    För tredje gången, forskare har upptäckt ett rumlande rumlande orsakat av en våldsam kollision mellan två svarta hål. Laserinterferometern Gravitationsvågsobservatorium (LIGO) gjorde upptäckten, bestämmer att de två svarta hålen slogs samman för att skapa ett stort svart hål i en galax cirka 3 miljarder ljusår bort.

    "Vi har observerat - den 4 januari, 2017-ytterligare en massiv svart hål-svart hål binär koalescens; in-spiral och sammanslagning av svarta hål 20 och 30 gånger massan av vår sol, "Dave Shoemaker, en senior forskare som arbetar vid Massachusetts Institute of Technology (MIT) och talesperson för LIGO Scientific Collaboration, berättade för reportrar under en särskild nyhetsinformation på onsdagen (31 maj).

    Denna gigantiska svarta hålsmashup skapade ett ännu mer massivt snurrande svart hål, ungefär 49 gånger massan av vår sol. På ett ögonblick, motsvarande massa dubbelt så mycket som vår sol omvandlades direkt till gravitationella vågor - producerar kortare mer energi än all energi som utstrålas som ljus av alla galaxer i universum när som helst, LIGO -forskare säger.

    Detaljer om upptäckten publicerades i tidskriften Physical Review Letters.

    Tredje gången är en charm

    Efter många års planering, utveckling och konstruktion, LIGO gjorde sina första observationer 2002. Men det var inte förrän den 14 september 2015, att den första historiska upptäckten av gravitationella vågor - en händelse som kallas "GW150914" - gjordes. Det hände efter att LIGO genomgått uppgraderingar (känd som Advanced LIGO) för att öka dess känslighet. Sedan, en andra upptäckt ("GW151226") följde några månader senare i december, bekräftar att den första upptäckten inte var någon lycka.

    Nu, LIGO Scientific Collaboration - som består av över tusen forskare runt om i världen - har bekräftat tredje gravitationsvågdetektering ("GW170104"), vilket betyder att vi är på väg mot en helt ny typ av astronomi.

    Alla gravitationsvågor som hittats hittills har skapats av kollisionen mellan svarta hål med stjärnmassa i olika storlekar. Det här är svarta hål som är några till några dussin gånger massan av vår sol som sannolikt bildades av döden av mycket massiva stjärnor efter att de hade slut på bränsle och exploderade som supernovor för miljarder år sedan. Advanced LIGO har nått ett vägskäl i vår gravitationsvågsökning, äntligen uppnå en känslighet som kan upptäcka när mycket avlägsna svarta hål kolliderar, skapar svaga gravitationella vågor som vi nu vet fyller vårt universum.

    2015 års händelser orsakades av sammanslagningar som skapade svarta hål 62 och 21 solmassor i galaxer 1,3 och 1,4 miljarder ljusår bort, respektive. (Obs! När gravitationella vågor färdas med ljusets hastighet hände dessa sammanslagningar 1,3 och 1,4 miljarder år sedan .) Denna senaste upptäckt härrörde från en sammanslagning som skapade ett svart hål med 49 solmassor (ett annat "tungt" svart hål som det första), men sammanslagningen skedde över dubbelt så långt borta än tidigare händelser.

    "Vad detta betyder är att vi nu har en andra kandidat i kategorin" tunga "svarta hål, "säger Bangalore Sathyaprakash, från Penn State och Cardiff University och medlem i LIGO Scientific Collaboration.

    LIGO har upptäckt en ny population av svarta hål med massor som är större än vad som hade setts tidigare med röntgenstudier enbart (lila). De tre bekräftade upptäckten av LIGO (GW150914, GW151226, GW170104), och en lägre konfidensdetektion (LVT151012), pekar på en population av stjärnmassa binära svarta hål som, en gång sammanslagna, är större än 20 solmassor - större än vad som var känt tidigare. LIGO/Caltech/Sonoma State (Aurore Simonnet)

    Detta är viktigt eftersom, innan LIGO gjorde sin första upptäckt (ett 62 hål med solmassa) och det senaste (ett hål på 49 solmassor), det fanns inga observationsbevis för att dessa stora svarta hål ens fanns. Detta är en otrolig tidig upptäckt. Forskare har avslöjat en helt ny typ av stort svart hål på bara tre upptäckter.

    Saker och ting kommer att bli ännu mer spännande när LIGO genomgår fler planerade uppgraderingar och andra observatorier går med i jakten på gravitationella vågor.

    "Vi bör förvänta oss att se en binär fusionshändelse per dag när LIGO:s utformade känslighet har uppnåtts, säger Sathyaprakash.

    Ett astrofysiskt laboratorium

    När gravitationella vågor detekteras kan förhållandena för de kolliderande svarta hålen vid tidpunkten för sammanslagningen studeras.

    "I vår analys, vi kan inte mäta snurr på de enskilda svarta hålen särskilt bra, men vi kan se om de svarta hålen i allmänhet snurrar i samma riktning som orbitalrörelsen, "säger astrofysiker Laura Cadonati, LIGO Scientific Collaboration biträdande talesperson från Georgia Tech.

    Men en uppfattning om det enskilda svarta hålets snurr i förhållande till varandra kan tolkas genom att studera "fingeravtryck" hos gravitationsvågssignalen, säger Cadonati.

    Teoretiska modeller för sammanslagning av svarta hål indikerar att om de två svarta hålens snurr inte är inriktade, den sammanslagna händelsen kommer att ske snabbare än om snurren är inriktade. Också, ytterligare vobblor i signalen förutspås när två snurrinriktade svarta hål kommer nära och börjar smälta samman.

    Snurrade svarta hål var troligen syskonstjärnor. Båda skulle ha fötts från massiva stjärnor som utvecklats i omedelbar närhet i gamla stjärnfabriker som ett binärt par, så småningom dör som supernovor.

    Men i den senaste händelsen, sammanslagningen skedde relativt snabbt och inga ytterligare svängningar observerades, vilket betyder att de två svarta hålen var troliga inte snurrade in och bildades förmodligen inte tillsammans. Detta ger en ledtråd till deras ursprung:I stället för att bildas av syskon binära stjärnor, de var främlingar och utvecklades självständigt, drev mot varandra i mitten av ett tätt stjärnkluster där de så småningom gick ihop.

    "Detta har konsekvenser för astrofysik ... även om vi inte kan säga med säkerhet, detta fynd gynnar sannolikt teorin om att dessa två svarta hål bildas separat i ett tätt stjärnkluster, sjönk till kärnan i klustret och kopplade sedan ihop, snarare än att bildas tillsammans från kollapsen av två redan parade stjärnor, "tillägger Cadonati.

    Som svarta hål är gravitationella monster, de styrs av Einsteins allmänna relativitet, så genom att studera gravitationella vågor de producerar när de kolliderar, forskare kan också studera vågorna för en effekt som kallas "dispersion". Till exempel, när ljuset rör sig genom ett prisma, de olika våglängderna kommer att färdas med olika hastigheter genom glaset. Detta orsakar spridning i ljusstrålen - det här är mekanismen som skapar en regnbåge.

    Allmän relativitet förbjuder spridning från gravitationella vågor, dock. Denna senaste signal reste över rekord 3 miljarder ljusår av rymdtid för att nå jorden, och LIGO upptäckte inga spridningseffekter.

    "Det ser ut som att Einstein hade rätt - även för den här nya händelsen, som är ungefär två gånger längre bort än vår första upptäckt, "säger Cadonati i ett uttalande." Vi kan inte se någon avvikelse från förutsägelserna om allmän relativitet, och detta större avstånd hjälper oss att göra detta uttalande med mer självförtroende. "

    Ett nytt fönster till 'Dark Universe'

    Einsteins berömda relativitetsteori förutspår förekomsten av gravitationella vågor, men det har tagit mänskligheten över ett sekel att utveckla det tekniska kunnandet för att bygga en detektor som är tillräckligt känslig för att uppfatta dem. När en energisk händelse inträffar (som en sammanslagning av ett svart hål eller en neutronstjärnkollision), rymdtiden störs våldsamt och energi förs bort från händelsen i form av gravitationella vågor - som krusningar som färdas över vattenytan efter att ha tappat en sten i en damm.

    En matematisk simulering av den förvrängda rymdtiden nära två sammanslagna svarta hål, överensstämmer med LIGO:s observation av händelsen kallad GW170104. De färgade banden är gravitationsvågstoppar och dalar, med färgerna som blir ljusare när vågamplituden ökar. LIGO/Caltech/MIT/SXS -samarbete

    Men för att upptäcka dessa vågor, astronomer måste bygga ett observatorium som kan upptäcka otroligt små svängningar i rymdtiden när dessa vågor färdas genom vår planet. Gravitationsvågor är inte en del av det elektromagnetiska spektrumet; de kan inte detekteras av vanliga teleskop som bara är känsliga för ljus.

    För att öppna fönstret till detta "mörka universum, "fysiker bygger gravitationella vågdetektorer som LIGO som reflekterar otroligt exakta lasrar längs 2,5 kilometer långa (4 kilometer långa)" L "-formade tunnlar. Dessa tunnlar är skyddade från yttre vibrationer orsakade av vind, trafik, tektonisk aktivitet och annan markbunden störning. Genom en metod som kallas laserinterferometri, avståndet mellan de reflekterande speglarna inuti tunneln kan mätas med mycket hög precision. Skulle en gravitationell våg resa genom vår planet, en liten förändring i avståndet kan registreras av interferometern - detta representerar den lilla klämningen och sträckningen av rymdtiden som uppstår när gravitationella vågor sprider sig.

    Det är som om fysiker har skapat en virtuell tripwire som meddelar oss när en osynlig gravitationell inkräktare mullrar lokal rymdtid.

    En detektor räcker inte för att bekräfta en gravitationell våghändelse, dock. När det gäller LIGO, en detektor finns i Hanford, Washington, och en annan ligger i Livingston, Louisiana - åtskilda av 1, 865 miles (3, 002 kilometer). Först när samma händelse upptäcks av båda platserna kan forskare bekräfta en gravitationell vågsignal. Två detektorer kan till och med bestämma en grov riktning om var vågen färdades, men om fler detektorer läggs till i nätverket, astronomer hoppas att så småningom kunna identifiera, med ökande precision, varifrån de kommer.

    Fler gravitationella vågobservatorier planeras, och European Virgo -detektorn, ligger nära Pisa, Italien, är för närvarande igångsatt. En gång online, Jungfrun kommer att användas tillsammans med LIGO för att öka gravitationsvågornas observationskraft och möjliggöra bättre lokalisering av de kosmiska händelserna som orsakar signalerna.

    Nu när förekomsten av gravitationella vågor har bekräftats, och astronomer upptäcker fler sammanslagningar av svarta hål, vi går in i en ny era för astronomi. Detta är gravitationell vågastronomi, där det mörka universum äntligen kommer att avslöjas.

    Nu är det intressant

    Innan LIGO kom, Röntgenobservatorier hade upptäckt några mindre svarta hål med stjärnmassa genom att studera strålningen som produceras av de överhettade ackresionsskivgaserna som omger dem.

    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com