Корисник:Ivanajo24/песак

С Википедије, слободне енциклопедије


Приказан је бинарни систем састављен од два масивна тела која круже један око другог и који се на крају сударају. Такви системи представљају извор гравитационих таласа.

У астрономији, гравитациони таласи (енгл. gravitational wave), су таласи који закривљују простор-време. Појављују се у бинарним системима и путују од извора ка споља. Проучавање гравитационих таласа има за циљ да прикупља податке о објекатима као што су неутронске звезде и црне рупе , догађаји као што су супернове, и процеси, укључујући и оне из раног свемира непосредно након Великог праска. Предвиђени су 1916.[1][2] године, када је Алберт Ајнштајн изнео своју теорију релативитета[3].

Увод[уреди | уреди извор]

Ајнштајнова теорија релативитета, која приказује како Земља закривљује простор-време.

У Ајнштајновој теорији релативитета, гравитација се третира као феномен који произилази из закривљености простор-времена, које је проузроковано присуством масе. Извори гравитационих таласа[4][5][6] се могу евентуално детектовати у бинарним звезданим системима састављених од белих паруљака, неутронских звезда и црних рупа. Што је више масе која се налази унутар дате запремине простора, закривљеност простор-времена ће бити већа. Како се објекти са масом крећу у простор-времену, то представља закривљенот простор-времена и одржава локације тих објеката. У одређеним околностима, убрзани објекти праве промене у овој закривљености, који простор шире ка споља при брзини светлости у таласима. Ове појаве су познате као гравитациони таласи[7]. Ова појава се смањује обрнуто са удаљености од извора. Моћан извор гравитационих талса може бити код неутронских звезда због веома великог убрзања њихових маса док орбитирају једна око друге. Међутим, због астрономских удаљености од тих извора, кад би се мерили са Земље, ефекти гравитационих талса предвиђени су да буду јако мали. Гравитациони таласи треба да продру регионе простора тако да електромагнетни таласи не могу. Претпоставља се да ће они бити у стању да обезбеде посматраче на Земљи са информацијама о црним рупама и другим објеката у далеком свемиру.Такви системи не могу се посматрати са средствима као што су оптички телескопи и радио телескопи. Посебно, гравитациони таласи космологу нуде могући начин посматрања веома раног свемира. У принципу, гравитациони таласи могу да постоје у свакој фреквенцији. Међутим, веома ниске таласе би било скоро немогуће открити.

Istorija[уреди | уреди извор]

Много година пре Ајнштајна, Њутнова теорија гравитације је добро описала орбите планета. Временом техника посматрања и инструменти су постајали све прецизнији и видело се да резултати за кретање планета које даје класична теорија не одговарају у потпуности правом стању ствари у Сунчевом систему. Ипак, постоји велика разлика између ових теорија. Разлика не лежи у томе што су бројни резултати различити већ је њихова разлика у начину на који описују сам појам гравитације[8]. Њутнова теорија гравитацију схвата као једну сасвим обичну силу, али у Општој теорији гравитација више није сила већ је она особина самог простор-времена. Општа теорија релативности нам показује да материја саопштава простор-времену како да се савије а савијено простор-време саопштава материји како да се понаша. Oпштом теоријом релативности, 1916. године Ајнштајн је предвидео могућност постојања гравитационих таласа.У ово теорији, концентрација масе (или енергије) закривљује простор-времеме. Промена у облику или позицији таквих објеката изазива закривљења која се простиру кроз свемир брзином светлости. Управо таква закривљеност се назива гравитациони талас.


Формирање[уреди | уреди извор]

Претпоставља се да су гравитациони таласи, формирани у првим тренуцима рођења свемира. Ове информације су значајне да би се разумело како је настао свемир.Гравитациони таласи се формирају и у бинарним системима[9][10], под дејством масе која закривљује простор-време и зависи од убрзања и масе тела у том систему. Гравитациони таласи, су теоретски, транспорт енергије као гравитационо зрачење. Постојање гравитационих таласа је могућа последица Лорентзових инваријантности релативитета јер доноси концепт ограничења брзине простирања физичких интеракција. Гравитациони таласи не могу постојати у Њутновој теорији гравитације, у којој се физичке интеракције шире бесконачном брзином.

Функционисање гравитационих таласа[уреди | уреди извор]

Утицај унакрсно поларизованог гравитациононог таласа на прстен честица.

Ефекти у пролазу гравитационих таласа могу да се виде замишљајући перфектно раван регион простор-времена са групом непомичних честица које леже у равни. Како гравитациони талас пролази кроз честице дуж линије под правим углом у односу на раван честица, честице ће пратити изобличења у простор-времену.

Осцилације приказани овде у анимацији су много веће него у стварности где гравитациони талас има веома малу амплитуду. Међутим, они нам омогућују да визуализацију врсту осцилација у вези са гравитационим таласима који су произведени, на пример, паром масивних тела у кружној орбити. У овом случају амплитуда гравитационог таласa је константна, али његова раван поларизације се мења и тако je гравитациона величина таласа временски променљива и показује варијације (као што је приказано у анимацији).Ако је орбита елиптична онда се амплитуда гравитационог таласа такође мења са временом, према Ајнштајновим формулама.Гравитациони таласи имају поларизацију због природе њихових извора, а поларизација таласа зависи од угла извора.

Особине[уреди | уреди извор]

Приказ простирања гравитационих таласа.

Као и други таласи, постоји неколико корисних карактеристика које описују гравитационе таласе:

  • Амплитуда:(означава се ) је величина таласа.Амплитуда je овде приказанa грубо (или 50%). Гравитациони таласи који пролазе кроз Земљу су много милијарди пута слабији.
  • Фреквенција:(означава се ф) ово је учесталост којом талас осцилује.
  • Таласна дужина:(означава се λ) je најкраћа раздаљина између две честице које осцилују у истој фази.
  • Брзина: Ово је брзина којом тачка на таласу путује. За гравитационe таласe са малим амплитудама, брзина је једнака брзини светлости.

Астрофизика и гравитациони талси[уреди | уреди извор]

Астрономска посматрања су првобитно направљена коришћењем видљиве светлости. Галилео Галилеј је први применио телескоп за побољшање ове опсервације[11]. Међутим, видљива светлост је само мали део електромагнетног спектра. Још корисних информација могу се наћи, на пример, у радио таласним дужинама. Коришћењем радио телескопa, астрономи су открили пулсаре, квазаре, и друге екстремне појаве. Запажања у микроталасном спектру су довела до бољег разумевања раног свемира. Нове увиде у астрономију научници су донели користећи гама зраке, ултраљубичасто светло, и инфрацрвену светлост. Коришћењем нових региона спектра,научници су дошли до нових открића. Астрономи се надају да ће напредовањем технологије исто тако открити гравитационе таласе[12].

Извори гравитационих таласа[уреди | уреди извор]

Извори гравитационих таласа могу се појавити код супернових или у бинарним системима у којима се налазе неутронске звезде, црне рупе[13][14], или системи белих патуљака, изазвани различитим врстама кретања и променљивим расподелама масе.Уопштено говорећи, гравитациони таласи ce јављају код објеката чији предлог подразумева убрзање, под условом да путања кретања није савршено сферична и симетрична. Ако би два масивна тела кружила брзо једн око другог, створилие би се значајне количине гравитационих таласa[15].

Бели патуљак као извор гравитационих таласа[уреди | уреди извор]

Дупле звезде, у којима Бели патуљак орбитира око друге звезде,чине поуздани извор гравитационих таласа.

Бинарне звезде,су прилично уобичајена појава у свемиру.Формирање звезда из колапса облака гаса резулт су формирања система сачињених од више звезда и много су чешћи од појединачних звезда попут нашег Сунца. Звезде у више система орбитирају једна око друге због њихове међусобне гравитационе интеракције.На крају 1960-их, откривени су бинарни системи са периодима мање од једног сата.Посматрајући гравитационе таласе белих патуљака, научници су утврдили да учесталост бинарног система зависи и од компоненти маса и на њихове компактности, а она директно одређује фреквенцију гравитационих таласа који се емитују у систему.

Ласерски Интерферометар Антена Лиса[уреди | уреди извор]

Уметнички приказ Лиса сателита.

За откривање гравитационих таласа који емитују бинарни системи,побринуће се ласерски инструмент Space Antenna Lisa, који би требао са сигурношћу да детектује гравитационе таласе.Овај пројекат ће мерити гравитационе таласе непосредно помоћу ласерског интерферометра. Осетљивост Лиса ће омогућити откривање хиљада двојних звезда као појединачних извора.Лиса пројекат је претходно заједнички напор између САД-а,агенције НАСА и Европске свемирске агенције (ЕСА). Иако је било финансијских ограничења,НАСА је ипак 8. априла 2011. године, објавила да ће бити у стању да настави пројекат Лиса партнерство са Европском свемирском агенцијом.Сателит Лиса ће орбитирати око Сунца, чији ће орбитални период бити годину дана. Планирана година лансирања је 2035.

Откривање гравитационих таласа[уреди | уреди извор]

Мапа гравитационих таласа откривених у космичком позадинском зрачењу, регистрованих током раног формирања свемира. Детектован је од стране тима научника 17. марта 2014. године.

Докази о гравитационим таласима у универзуму могу бити откривени од стране радио телескопа.За гравитационе таласе се очекује да имају фреквенције, због тога гравитационе таласе није лако детектовати, првенствено због масовног присуства буке у ниским фреквенцијама где антене тренутно послују.Иако су Хулсе-Таилор запажања веома важна, они не дају јасне доказе за постојање гравитационих таласа.Више убедљиво запажање би било директно мерење ефекта у пролазу гравитационих таласа, који такође може да обезбеди више информација о систему који је генерисан.Амплитуда сферног таласа ће се смањивати како се буде удаљивала од извора.Иако постојање гравитационих таласа није директно откривено, постоје индиректни докази за њено постојање. На пример, 1993. године Нобелова награда за физику додељена је за мерења Хулсе-Таилор бинарном систему који сугерише да су гравитациони таласи више од математичких аномалија. Гравитациони таласи детектовани су и 17. марта 2014.[16][17][18]године. Астрономи са Харвард-Смитхсон центра за астрофизику тврдили су да је откривена и произведена "прва и директна слика гравитационих таласа преко неба" у оквиру позадинског зрачења, пружајући јаке доказе за постојање инфлације и великог праска.

Значај овог открића[уреди | уреди извор]

Ајнштајн је општом теоријом релативитета показао да гравитациони таласи могу да постоје. Напор да се открију гравитациони талас је у току, али ако се потврди са сигурношћу да постоје, то откриће ће донети нови начин схватања свемира.Помоћу космичког позадинског зрачења доказаће ће се хипотеза под називом инфлација и откриће се информације о пореклу свемира, или догађају познатом као Велики прасак.

Референце[уреди | уреди извор]

  1. ^ Einstein, A (јун 1916). „Näherungsweise Integration der Feldgleichungen der Gravitation”. part 1: 688—696.  Текст „journal” игнорисан (помоћ)
  2. ^ Einstein, A (1918). „Über Gravitationswellen”. Sitzungsberichte der Königlich Preussischen Akademie der Wissenschaften Berlin. part 1: 154—167.  line feed character у |journal= на позицији 21 (помоћ)
  3. ^ Finley, Dave. „Einstein's gravity theory passes toughest test yet: Bizarre binary star system pushes study of relativity to new limits.”. Phys.Org. 
  4. ^ en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_wave
  5. ^ LIGO Scientific Collaboration; Virgo Collaboration (2012). „All-sky search for gravitational-wave bursts in the second joint LIGO-Virgo run”. Physical Review D. 85: 122007. Bibcode:2012PhRvD..85l2007A. arXiv:1202.2788 Слободан приступ. doi:10.1103/PhysRevD.85.122007. 
  6. ^ LIGO Scientific Collaboration; Virgo Collaboration (2012). „All-sky search for gravitational-wave bursts in the second joint LIGO-Virgo run”. Physical Review D. 85: 122007. Bibcode:2012PhRvD..85l2007A. arXiv:1202.2788 Слободан приступ. doi:10.1103/PhysRevD.85.122007. 
  7. ^ gravity-wave-www.britannica.com/EBchecked/topic/242499/gravity-wave
  8. ^ LIGO Scientific Collaboration; Virgo Collaboration (2010). „Predictions for the rates of compact binary coalescences observable by ground-based gravitational-wave detectors”. Classical and Quantum Gravity. 27: 17300. Bibcode:2010CQGra..27q3001A. arXiv:1003.2480 Слободан приступ. doi:10.1088/0264-9381/27/17/173001. 
  9. ^ „Relativistic Binary Pulsar B1913+16: Thirty Years of Observations and Analysis”. arXiv:PS_cache/astro-ph/pdf/0407/0407149v1.pdf Слободан приступ Проверите вредност параметра |arxiv= (помоћ). 
  10. ^ Binary and Millisecond Pulsars
  11. ^ Li, Fangyu, Baker, R. M L, Jr., and Woods, R. C., "Piezoelectric-Crystal-Resonator High-Frequency Gravitational Wave Generation and Synchro-Resonance Detection", in the proceedings of Space Technology and Applications International Forum (STAIF-2006), edited by M.S. El-Genk, American Institute of Physics Conference Proceedings, Melville NY 813: 2006.
  12. ^ Braginsky, V. B., Rudenko and Valentin, N. Section 7: "Generation of gravitational waves in the laboratory", Physics Report (Review section of Physics Letters), 46, No. 5. 165–200, (1978).
  13. ^ Crashing Black Holes
  14. ^ Gualandris, A.; Merritt, D.; et al. (мај 2008). „Ejection of Supermassive Black Holes from Galaxy Cores”. The Astrophysical Journal. 678 (2): 780—797. Bibcode:2008ApJ...678..780G. arXiv:0708.0771 Слободан приступ. doi:10.1086/586877. 
  15. ^ Merritt, D.; et al. (мај 2004). „Consequences of Gravitational Wave Recoil”. The Astrophysical Journal Letters. 607 (1): L9—L12. Bibcode:2004ApJ...607L...9M. arXiv:astro-ph/0402057 Слободан приступ. doi:10.1086/421551. 
  16. ^ Staff (17. 3. 2014). „BICEP2 2014 Results Release”. National Science Foundation. Приступљено 18. 3. 2014. 
  17. ^ „First Direct Evidence of Cosmic Inflation”. http://www.cfa.harvard.edu. Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. 17. 3. 2014. Приступљено 17. 3. 2014.  Спољашња веза у |website= (помоћ)
  18. ^ Clavin, Whitney (17. 3. 2014). „NASA Technology Views Birth of the Universe”. NASA. Приступљено 17. 3. 2014. 
Преузето из „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Корисник:Ivanajo24/песак&oldid=26130629”