يتم تسجيل موجات الجاذبية للمرة الثالثة: ماذا يمكننا أن نتعلم عن الكون؟

أعلن اليوم التعاون الدولي LIGO-Virgo عن تسجيل موجات الجاذبية للمرة الثالثة في التاريخ. وكان المصدر ، كما حدث في المرتين السابقتين ، زوجًا من الثقوب السوداء. تم نشر مقال عن رسائل المراجعة البدنية على نتائج الدراسة.

حول الإشارة GW170104

منذ الكشف الأول والدورة العلمية الأولى ، زادت حساسية أجهزة الكشف ، وانخفضت الضوضاء التقنية ، مما سمح بالحصول على بيانات عالية الجودة.

خلال دورة العمل الثانية لمراصد LIGO المتقدمة ، تم الكشف عن إشارة ناتجة عن موجات الجاذبية ذات الموثوقية العالية - قد تظهر هذه الإشارة بشكل خاطئ كل 70000 سنة من الملاحظات المستمرة (نسبة الإشارة إلى الضوضاء 13 والثقة أكبر من 5σ).



اندمجت الثقوب السوداء ذات كتل من 20 و 30 شمسيًا في كتلة واحدة كبيرة ، بينما ينبعث منها موجات جاذبية بطاقة إجمالية تبلغ حوالي كتلتين شمسيتين. استغرقت عملية الاندماج أقل من ثانية ، وفي وقت الاندماج ، تسارعت الثقوب السوداء إلى 60٪ من سرعة الضوء!

وصلت إلينا الإشارة لعدة مليارات من السنين (مصدر على مسافة حوالي 1000 ميجابكسل) ، وتم تسجيلها بواسطة اثنين من أجهزة الكشف عن LIGO في الولايات المتحدة الأمريكية في 4 يناير 2017

ما هي المعرفة التي نحصل عليها عن الكون؟

تحدثت في مقال سابق عن كيف نعرف أن الإشارة هي بالفعل موجة جاذبية ، وحول خطط تطوير علم الفلك الموجي الثقالي. سنتحدث هذه المرة عن سبب حاجتنا إلى هذه الكواشف على الإطلاق ، ويمكننا تعلم أشياء جديدة عن الكون.

سرعة الجاذبية

UPD: تصحيح تقدير السرعة وإضافة طريقة حساب.

السؤال الأكثر شيوعًا حول موجات الجاذبية هو سرعة انتشارها. في النظرية العامة للنسبية (GR) ، هذه السرعة تساوي سرعة الضوء. تؤكد تجربة LIGO هذا بدقة كبيرة: تصل موجة الجاذبية إلى كاشفين LIGO الموجودين في أجزاء مختلفة من الولايات المتحدة على مسافة عدة آلاف من الكيلومترات ، مع بعض التأخير ، ومعرفة المسافة بين أجهزة الكشف وهذا التأخير ، يمكننا تقدير سرعة الانتشار. وحتى المركز العشري الحادي عشر ، هذه السرعة تساوي سرعة الضوء.

اختبارات GTR

بشكل عام ، يمكننا التحقق من مدى ملائمة نماذج الثقب الأسود للبيانات التجريبية. حتى الآن ، كل شيء هو نفسه:


على الرغم من أن بعض المعلمات فقط كافية لوصف زوج من الثقوب السوداء ، فإن الحل التحليلي لمعادلات أينشتاين لدمجها مستحيل عمليا. لذلك ، يستخدم العلماء الحسابات العددية للحصول على نماذج حقيقية. وحيث توجد حسابات رقمية ، هناك جميع أنواع التقريبات ، لذا فإن تزامن النموذج الذي تم الحصول عليه مع التجربة مهم للغاية - وهذا يسمح لنا أن نقول مدى صحة أفكارنا حول الموارد الوراثية.

بالطبع ، من الممكن التحقق من جميع أنواع تعديلات النسبية العامة. قد يتم استبعاد بعضها بالفعل - على سبيل المثال ، فإنها تتطلب تشتت GW أو زيادة سرعة الضوء. آخرون ينتظرون زيادة في حساسية أجهزة الكشف للتحقق.
والثالثة ، مثل ذاكرة الفضاء عن الأمواج ، يمكن التحقق منها الآن.
بشكل عام ، وقت مثير للفيزيائيين الفلكيين!

ظهور النجوم

من معلمات الثقوب السوداء يمكنك الحصول على الكثير من المعلومات حول الفضاء وتكوين الكون. أولاً ، ملاحظة موجات الجاذبية هي أول دليل على وجود ثقوب سوداء مزدوجة. ثانيًا ، كتل هذه الثقوب السوداء كبيرة بشكل غير متوقع - لم يتوقع أحد أن الثقوب السوداء المزدوجة لهذه الكتلة شائعة جدًا.

يمكن استخلاص استنتاجات مثيرة للاهتمام حول عمر أنظمة BH. كلما كان النجم أقرب من بداية الكون ، قل محتوى النجوم السابقة فيه - كلما قل محتوى المعادن. من ناحية أخرى ، تعتمد كتلة BH على كمية المعادن الموجودة فيها ، وبالتالي ، من خلال الكتل المقاسة لـ BH ، يمكن للمرء أن يقول كم كانت النجوم التي تشكلت منها. يستنتج الاستنتاج الغريب من ذلك أن BHs المزدوجة يمكن أن تتشكل في عناقيد النجوم (إذا كانت البيئة شابة بما فيه الكفاية) ، وفي عزلة ، والتي لم تكن معروفة من قبل. بمراقبة معلمات BH ، يمكننا أن نقول كيف تم تشكيل هذه الثقوب - في عزلة أم لا.

مزيد من المراقبة لمعلمات BH ، مثل اللحظة المدارية ، يمكن أن تعطي المزيد من الفهم في العمليات الكونية.

خلال العام الماضي ، سجل LIGO ثلاثة أحداث مهمة ، ومع زيادة حساسية الكاشف في الدورة العلمية التالية ، سيزداد عدد هذه الأحداث ، مما يمنحنا المزيد والمزيد من المعرفة حول الكون.

مواد وروابط إضافية

1. ما هي موجات الجاذبية؟


2. هناك الكثير من المواد المثيرة للاهتمام على موقع LIGO الرسمي : هناك جميع أنواع مقاطع الفيديو والمقالات.
3. انضم إلى البحث الشعبي عن موجات الجاذبية من خلال الحوسبة الموزعة على Einstein @ Home .
4. ولدى التعاون جميع أنواع الوسائط ، حيث يتم نشر مواد مثيرة للاهتمام باستمرار: Twitter و Facebook و Youtube .