ทุกสิ่งที่คุณต้องรู้เกี่ยวกับคลื่นความโน้มถ่วง

Everything You Need to Know about Gravitational Waves

ท่ามกลางข่าวลือที่ว่าหอดูดาวของสหรัฐจะประกาศในวันพฤหัสบดีที่ว่าพวกเขาได้ตรวจพบหลักฐานของคลื่นความโน้มถ่วง, นี่เป็นข้อมูลที่สำคัญ


ขับเคลื่อนโดย Guardian.co.ukบทความนี้มีชื่อว่า “ดูกาลอวกาศนี้: การค้นพบคลื่นความโน้มถ่วงคาดว่า” เขียนโดยเอียนตัวอย่างบรรณาธิการวิทยาศาสตร์, เดอะการ์เดียในวันอังคารที่ 9 กุมภาพันธ์ 2016 15.59 UTC

ค้นหานานหลายสิบปีสำหรับคลื่นความโน้มถ่วงคาดว่าจะจบในชัยชนะในสัปดาห์นี้เมื่อนักวิทยาศาสตร์ประกาศว่าพวกเขาได้ค้นพบระลอกในผ้าของกาลอวกาศ, อาจจะสร้างขึ้นโดยการปะทะกันของสองหลุมดำขนาดใหญ่เดินทางที่ใกล้เคียงกับความเร็วของแสง.

ที่คาดการณ์ครั้งแรกโดย Einstein, และสร้างขึ้นโดยเหตุการณ์กลียุคมากที่สุดในจักรวาล, คลื่นความโน้มถ่วงยืดและพื้นที่บีบและทั้งหมดที่อยู่ในขณะที่พวกเขากระจายออกไปทั่วจักรวาล. การค้นพบของพวกเขา, ถ้าได้รับการยืนยัน, เป็นบางอย่างที่จะได้รับรางวัลโนเบล.

นักวิทยาศาสตร์ได้ตามล่าหาสัญญาณของคลื่นมานานหลายทศวรรษ, แต่จนถึงขณะนี้, ความพยายามของพวกเขาได้รับความผิดหวังโดยสัญญาณที่ผิดพลาดและเครื่องมือที่มีความละเอียดอ่อนพอไม่ได้ในการตรวจสอบคลื่นตามเวลาที่พวกเขามาถึงโลก.

ที่คาดว่าจะมีการเปลี่ยนแปลงในวันพฤหัสบดีที่, เมื่อนักฟิสิกส์ในสหรัฐเปิดเผยข้อมูลล่าสุดของพวกเขาจากการทดลองที่เรียกว่า LIGO, หรือหอดูดาวขั้นสูงเลเซอร์ Interferometer คลื่นความโน้มถ่วง. ทีมที่มีเครื่องตรวจจับในวอชิงตันและรัฐหลุยเซียนาที่สามารถมองเห็นผ่านคลื่นความโน้มถ่วงผ่านการเปลี่ยนแปลงจิ๋วในระยะเวลาที่พวกเขาผลิตในสองท่อ 4km ยาว.

ในงานแถลงข่าวในกรุงวอชิงตัน, นักวิทยาศาสตร์ LIGO คาดว่าจะเผยให้เห็นชัดเจน, ชัดเจนสัญญาณคลื่นแรงโน้มถ่วง. มันอาจจะมาจากสองหลุมดำขนาดใหญ่, หนึ่ง 29 ครั้งที่มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์, อื่น ๆ 36 ครั้งยิ่งใหญ่, วนรอบกันและกันและในที่สุดก็ล้มเหลวกันในรูปแบบหลุมดำใหม่ 62 เท่าของมวลดวงอาทิตย์. สำหรับทุกยกนำ้หนักของมัน, ร่างกายใหม่อาจจะไม่เกิน 200 ไมล์กว้าง.

มวลที่หายไป – เท่ากับว่าในสามของดวงอาทิตย์, หรือหกล้านล้านล้านล้าน kilotonnes – ถูกแปลงเป็นพลังงานและปล่อยออกมาเป็นคลื่นความโน้มถ่วง LIGO เชื่อว่าจะมีการตรวจพบ.

"คนที่มีความตื่นเต้นอย่างมหาศาล. ข่าวลือก็คือว่ามันเป็นสัญญาณที่ใหญ่มหันต์, กล่าวอีกนัยหนึ่ง, มันเป็นที่ชัดเจน, และที่เป็นที่ยอดเยี่ยม,"เปโดร Ferreira กล่าวว่า, ศาสตราจารย์ดาราศาสตร์ที่ Oxford University, และผู้เขียน 2014 หนังสือ, ทฤษฎีที่สมบูรณ์แบบ: ศตวรรษของอัจฉริยะและการต่อสู้มากกว่าสัมพัทธภาพทั่วไป.

เมื่อไอน์สไตตีพิมพ์ทฤษฎีของเขาในความสัมพันธ์ทั่วไป 1915, เขาเปลี่ยนไปตลอดกาลว่านักวิทยาศาสตร์ดูจักรวาล. ทฤษฎีที่แสดงให้เห็นว่ามวลทำให้โค้งกาลอวกาศ, ผลกระทบที่มีความหลากหลายของผลกระทบ. หนึ่ง, แสงจากดาวที่อยู่ห่างไกลที่จะโค้งงอรอบดวงอาทิตย์, ได้รับการยืนยันโดยอาร์เธอร์ Eddington ในช่วงสุริยุปราคาของ 1919.

การตรวจสอบของคลื่นแรงโน้มถ่วงจะติ๊กทำนายใหญ่ครั้งสุดท้ายของความสัมพันธ์ทั่วไป. มันจะแสดงให้เห็นว่าสมการวาดขึ้นโดย Einstein, ที่ปฏิเสธที่จะเชื่อมั่นในตัวเองหลุมดำ, ถือเป็นจริงในสิ่งที่จัดอันดับให้เป็นดินแดนที่มากที่สุดของฟิสิกส์.

แต่มีมากขึ้นการค้นพบของคลื่นแรงโน้มถ่วงมากกว่าเพียงแค่การพิสูจน์พวกเขามีอยู่. หากสัญญาณ LIGO เป็นที่แข็งแกร่งเป็นข่าวลือแนะนำ, เครื่องมือใหม่ที่อาจจะสร้างขึ้นมาเพื่อตรวจจับคลื่นแรงโน้มถ่วงจากหลุมดำชนและเหตุการณ์ที่มีพลังอย่างมหาศาลอื่น ๆ ทั่วจักรวาล.

"มันจะเหมือนมีกล้องโทรทรรศน์ที่, แทนการมองวัตถุในสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า, ที่กำลังมองหาที่พวกเขาด้วยคลื่นความโน้มถ่วง,"เฟร์กล่าวว่า. "เราจะได้เห็นสิ่งที่อยู่ในวิธีที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิง. มันจะเบลอมากวิสัยทัศน์ – คลื่นความโน้มถ่วงไม่ดีที่วัตถุ pinpointing – แต่พวกเขาจะช่วยให้เราเข้าใจในสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อหลุมดำ HS ตกอยู่ในหนึ่งอื่น. "

"ความจริงก็คือเมื่อใดก็ตามที่เราได้มองที่จักรวาลในรูปแบบใหม่, ด้วยรังสีเอกซ์, ด้วยคลื่นวิทยุ, เราได้ค้นพบสิ่งที่น่าทึ่ง, Exotica. ดังนั้นนี้จะเปิดหน้าต่างใหม่, และมั่นใจว่าเราจะค้นพบสิ่งแปลกประหลาด,"เขาเพิ่ม.

ข่าวลือ ว่าทีม LIGO ได้ตรวจพบคลื่นความโน้มถ่วงได้รับการหมุนเวียนในชุมชนดาราศาสตร์เป็นเวลาหลายเดือน. แต่ นักวิจัยหลายคนกำลังสงสัย และกลัวข่าวลืออาจได้รับการจุดประกายโดยสัญญาณสังเคราะห์ที่มีการเพิ่มข้อมูลในการทดสอบการวิเคราะห์ของทีม.

"หลังจากที่มีข่าวลือทั้งหมดในช่วงไม่กี่เดือนที่ผ่านมาแน่นอนฉันหวังว่าพวกเขาจะประกาศการตรวจสอบที่จุดนี้,"อัลแบร์โต Sesana กล่าวว่า, นักวิจัยที่มหาวิทยาลัยกลุ่มคลื่นความโน้มถ่วงเบอร์มิงแฮม. "เราต้องจำไว้ว่า LIGO เป็นหนึ่งในการทดลองและเป็นคนเดียวที่สามารถตรวจสอบแหล่งที่มาเช่น. หากพวกเขาเรียกร้องให้มีการตรวจพบคลื่นความโน้มถ่วง, มันไม่สามารถรับการยืนยันจากเครื่องดนตรีอื่น, และที่เป็นปัญหาเสมอ. แต่พวกเขาได้รับความระมัดระวังอย่างมากในการทำเช่นนี้ได้อย่างถูกต้อง. ผมมั่นใจว่าพวกเขามีหลักฐานที่ชัดเจนและแข็งแกร่งสำหรับมัน. "

มีโอกาสที่สัญญาณจะมีการประกาศจากแหล่งอื่นคือ, เช่นคู่ของดาวนิวตรอนหมุนไปรอบ ๆ อีกคนหนึ่ง, หรือดาวนิวตรอนตกอยู่ในหลุมดำ. แต่เหตุการณ์จักรวาลดังกล่าวจะได้รับการคาดว่าจะผลิตสัญญาณอ่อนแอกว่านักวิทยาศาสตร์เข็มขนาดใหญ่คาดว่าจะมีทีม LIGO ที่จะเปิดเผย.

นักวิทยาศาสตร์ได้ประกาศการค้นพบของคลื่นความโน้มถ่วงก่อนเท่านั้นที่จะมีความหวังของพวกเขาประ. ใน 2014, นักวิจัยในการทดลองที่เรียกว่า Bicep2 อ้างว่ามีหลักฐานพบคลื่นความโน้มถ่วงจากบิ๊กแบง, แต่การวิเคราะห์ต่อไปโดยกลุ่มอื่น ๆ ที่แสดงให้เห็นว่าสัญญาณที่พวกเขาหยิบขึ้นมาสามารถอธิบายได้โดยสิ้นเชิง ฝุ่นพื้นที่ รบกวนการวัดของพวกเขา.

อูล Sperhake, ทฤษฎีที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ที่ศึกษาวิธีการที่คลื่นแรงโน้มถ่วงจะถูกสร้างโดยหลุมดำ, กล่าวว่าชุมชนตื่นเต้นมากและคาดหวัง. "ผมไม่ทราบว่าทุกคนในสาขาที่คาดว่าสิ่งอื่นนอกเหนือจากการตรวจสอบที่จะประกาศ,"เขากล่าว. "อะไรก็ตาม แต่การโจมตีของยุคใหม่ในดาราศาสตร์แรงโน้มถ่วงสังเกตการณ์จะมาเป็นแปลกใจที่สำคัญในวันพฤหัสบดีที่, แต่ยังคงมีการเก็งกำไรองค์ประกอบเล็ก ๆ ไปจนกว่าเราจะมีอย่างเป็นทางการประกาศ LIGO. "

มาร์ตินเฮนดรี้, เป็นสมาชิกของทีม LIGO ที่มหาวิทยาลัยกลาสโกว์, จะไม่ได้รับการวาดเกี่ยวกับรายละเอียดของการประกาศในวันพฤหัสบดี. "ผมไม่สามารถพูดอะไรได้มากขึ้นในขั้นตอนนี้กว่ารอดู. หรือว่าควรจะเป็น "ดูกาลอวกาศนี้?"เขากล่าว.

guardian.co.uk ©การ์เดียนข่าว & มีเดีย จำกัด 2010