Svijet fizike posljednjih je nekoliko tjedana u čudu, jer tweeti i glasine sugeriraju da su znanstvenici možda otkrili dugotrajne varalice u svemiru i vremenu koje se nazivaju gravitacijskim valovima. Iako je ovo nešto od nagađanja, postoje neki dokazi koji sugeriraju da su istraživači Laser interferometra gravitacijsko-valnog opservatorija (LIGO) možda naišli na prve izravne dokaze za ove valove otkad je Albert Einstein predložio njihovo postojanje prije stoljeća u svojoj općoj teoriji relativnosti.
Povezani sadržaj
- Gravitacijski valovi udariju dva puta
- Nakon stoljeća pretraživanja, konačno smo otkrili gravitacijske valove
- Sedam jednostavnih načina za koje znamo da je Einstein bio u pravu (za sada)
- Podaci Apolo-Ere pomažu znanstvenicima da traže gravitacijske valove
Evo pet stvari koje treba znati o gravitacijskim valovima za pripremu za nadolazeću najavu.
Što su oni?
Ako o svemiru razmišljate kao o ogromnom oceanu, gravitacijski valovi su poput valokota nastalih prilikom pada predmeta na njegovu površinu. Prema Einsteinovoj teoriji, promjene u ubrzavanju ogromnih objekata u svemiru, poput neutronskih zvijezda i crnih rupa, pokreću ove zračeće valove kroz tkaninu prostora-vremena - s najdramatičnijim efektima sudara, Joshua Sokol piše za New Scientist .
Zašto su tako velike stvari?
Gravitacijski valovi ne samo da će poduprijeti relativnost, već bi mogli pomoći znanstvenicima da proučavaju mnoge misteriozne pojave u kozmosu. Astronomi upravo sada skeniraju nebo koristeći elektromagnetski spektar, koji otkriva različite vrste objekata ovisno o valnoj duljini. Gravitacijski valovi bili bi „najneposredniji način proučavanja velikog dijela mraka u svemiru“, kaže Gizmodou znanstvenik LISA Pathfinder Bill Weber. Valovi prolaze iako inače teško uočena tijela, pružajući pogled u tajanstvene oblike koji bi bili slični njihovom gledanju u posve novoj valnoj duljini.
Iako su neuhvatljive, ove pukotine su također središnje u mnogim teorijama o najranijim počecima svemira. Proračuni pokazuju da je svemir prošao kroz razdoblje naglog širenja u sekundi nakon Velikog praska. Gravitacijski valovi stvoreni u ovom brzom razdoblju inflacije provlačili bi se kroz kozmičku mikrovalnu pozadinu, najranije zračenje koje prožima svemir. Osip će ostaviti trag poput otiska prsta koji se može pratiti do samih početaka postojanja. LIGO je osmišljen za otkrivanje novijih valova, kozmički gledano, ali samo dokazivanje da postoje bi bio veliki korak.
Kako ih znanstvenici traže?
Većina detektora gravitacijskog vala djeluje tako što pokušavaju uočiti minutne promjene u udaljenosti između objekata odvojenih poznatom količinom, izvještava Maddie Stone za Gizmodo. Ideja je da val koji prolazi kroz Zemlju gubi prostor-vrijeme na način da promijeni tu udaljenost.
Postoji nekoliko eksperimenata u tijeku koji se temelje na cijelom svijetu, a svaki je testirao različite tehnike. LIGO, na primjer, ima dva detektora smještena na udaljenosti od gotovo 2 000 milja, a on objedinjuje podatke iz 75 promatračkih mjesta širom svijeta kako bi otkrio i trijagirao moguće signale gravitacijskih valova koji prolaze kroz Zemlju. Drugi su istraživači predložili korištenje visoko osjetljivih atomskih satova za otkrivanje vremenskih distorzija, a Europska svemirska agencija nedavno je lansirala satelit koji će testirati tehnologiju koja bi mogla pomoći znanstvenicima da osmisle nove načine za mjerenje miniskuliranih kolebanja u prostoru.
Zašto ih je tako teško otkriti?
Kad bacate kamen u vodeno tijelo, valovi se smanjuju što dalje od epicentra. Gravitacijski valovi slijede isti osnovni princip. Prostor je ogroman, a znanstvenici vjeruju da su mnogi izvori gravitacijskih valova tijela koja lebde na rubovima svemira, što znači da bi bilo koji signal koji dođe do Zemlje bio vrlo slab i teško izolirati. Većina opservatorija u potrazi za gravitacijskim valovima mora se češljati za minimalna izobličenja u tkivu prostora i vremena - na primjer, LIGO detektori mogu mjeriti pomake male i deset deset tisuća promjera protona, piše Sokol.
Čekaj, zašto ovo zvuči poznato?
Ovo nije prvi put da su znanstvenici najavili otkriće gravitacijskih valova. U 2014. astronomi koji su radili s opservatorijom BICEP2 u blizini Južnog pola rekli su da su pronašli dokaze za gravitacijske valove iz zore svemira. No, ispostavilo se da je to bio lažni alarm uzrokovan kozmičkom prašinom. LIGO je i u prošlosti imao svoje pozitivne rezultate. U 2010. godini, prije nego što je opservatorij nadograđen na trenutnu osjetljivost, istraživači su otkrili ono što su smatrali da može biti dokaz gravitacijskog vala, ali kasnije su shvatili da je to samo signal koji su njihovi vlastiti znanstvenici napravili kako bi testirali mogu li reći razliku između lažnog signala i prava stvar.
Iako sigurno nećemo znati što se dogodilo u LIGO-u do četvrtka, u javnim zapisima opservatorija postoje dokazi koji upućuju na to da bi se ovaj put zaista moglo nešto dogoditi. Otkako je trenutni pokus započeo prošlog rujna, zapisnici pokazuju da su istraživači LIGO-a pratili barem tri traga u različitim dijelovima neba, prenosi Sokol. To bi mogao biti još jedan lažni alarm, ali za sada, fizičari, astronomi i svemirski entuzijasti čekaju uzbuđenje.
