🙆🏽 👩🏾‍🤝‍👨🏽 🕓 तीसरी बार गुरुत्वाकर्षण तरंगें रिकॉर्ड की जाती हैं: हम ब्रह्मांड के बारे में क्या सीख सकते हैं? 🐋 👩🏾‍💻 ♊️

आज, अंतर्राष्ट्रीय सहयोग LIGO- कन्या ने इतिहास में तीसरी बार गुरुत्वाकर्षण तरंगों के पंजीकरण की घोषणा की। स्रोत, पिछले दो बार की तरह , ब्लैक होल की एक जोड़ी थी। अध्ययन के परिणामों पर भौतिक समीक्षा पत्र पर एक लेख प्रकाशित किया गया है।

सिग्नल के बारे में GW170104

पहले पता लगाने और पहले वैज्ञानिक चक्र के बाद से, डिटेक्टरों की संवेदनशीलता बढ़ गई है, और तकनीकी शोर कम हो गया है, जिसने उच्च गुणवत्ता वाले डेटा प्राप्त करने की अनुमति दी है।

उन्नत एलआईजीओ वेधशालाओं के दूसरे कार्य चक्र के दौरान, एक संकेत का पता चला था जो उच्च विश्वसनीयता के साथ गुरुत्वाकर्षण तरंगों के कारण होता था - यह संकेत हर 70,000 वर्षों के निरंतर अवलोकन (सिग्नल-टू-शोर अनुपात 13 और आत्मविश्वास 5σ से अधिक) प्रकट हो सकता है।

लगभग दो सौर द्रव्यमान वाली कुल ऊर्जा के साथ गुरुत्वाकर्षण तरंगों का उत्सर्जन करते हुए ~ 20 और 30 सौर के द्रव्यमान वाले ब्लैक होल एक बड़े में विलीन हो गए। विलय की प्रक्रिया में एक सेकंड से भी कम समय लगा, और विलय के समय, ब्लैक होल प्रकाश की गति के 60% तक त्वरित हो गए!

यह संकेत हमें कई अरब वर्षों (लगभग 1000MPc की दूरी पर एक स्रोत) तक पहुंचा, और 4 जनवरी, 2017 को यूएसए में दो LIGO डिटेक्टरों द्वारा पंजीकृत किया गया था।

ब्रह्मांड के बारे में हमें क्या ज्ञान है?

पिछले लेख में मैंने बात की कि हम कैसे जानते हैं कि संकेत वास्तव में गुरुत्वाकर्षण-तरंग है, और गुरुत्वाकर्षण-तरंग खगोल विज्ञान के विकास की योजनाओं के बारे में। इस बार हम इस बारे में बात करेंगे कि हमें इन डिटेक्टरों की आवश्यकता क्यों है, और हम ब्रह्मांड के बारे में नई चीजें सीख सकते हैं।

गुरुत्वाकर्षण की गति

UPD: गति के लिए अनुमान को सही किया और एक गणना पद्धति जोड़ी।

गुरुत्वाकर्षण तरंगों के बारे में सबसे आम सवाल उनके प्रसार की गति है। जनरल थ्योरी ऑफ रिलेटिविटी (जीआर) में, यह गति प्रकाश की गति के बराबर होती है। LIGO प्रयोग इसकी बड़ी सटीकता के साथ पुष्टि करता है: एक गुरुत्वाकर्षण लहर कई हजार किलोमीटर की दूरी पर संयुक्त राज्य अमेरिका के विभिन्न हिस्सों में स्थित दो LIGO डिटेक्टरों पर आती है, कुछ देरी के साथ, और डिटेक्टरों और इस देरी के बीच की दूरी को जानकर, हम प्रसार की गति का अनुमान लगा सकते हैं। और ग्यारहवें दशमलव स्थान तक, यह गति प्रकाश की गति के बराबर है।

इसे कैसे प्राप्त करें

हम GW और उसके द्रव्यमान के वेग (पृष्ठ 14) के बीच संबंध के लिए लेख में देखते हैं। यह देखते हुए कि लहर ऊर्जा दी जाती है

$inline$ हमें मिलता है

$\ frac {v_g ^ 2} {c ^ 2} = 1 - \ frac {m_g ^ 2 c ^ 4} {h ^ 2 f ^ 2},$

जहाँ

$inline$ - गुरुत्वाकर्षण का द्रव्यमान,

$inline$ - प्लैंक स्थिर, f- तरंग आवृत्ति।
लेख से गुरुत्वाकर्षण द्रव्यमान को प्रतिस्थापित करते हुए, 100 हर्ट्ज (उदाहरण के लिए) और स्थिरांक के क्रम की आवृत्ति: हम निम्नलिखित हैं:

$v_g \ लगभग c (1-6 \ गुना 10 ^ {- 19})$

यहां से हम देखते हैं कि गति के अंतर में त्रुटि ग्यारहवें स्थान के बाद ही दिखाई देती है।

GTR परीक्षण

अधिक सामान्य अर्थों में, हम यह जांच सकते हैं कि हमारे ब्लैक होल मॉडल प्रयोगात्मक डेटा कैसे फिट करते हैं। अब तक, सब कुछ समान है:

यद्यपि केवल कुछ पैरामीटर ब्लैक होल की एक जोड़ी का वर्णन करने के लिए पर्याप्त हैं, आइंस्टीन समीकरणों का उनके संलयन के लिए एक विश्लेषणात्मक समाधान व्यावहारिक रूप से असंभव है। इसलिए, वैज्ञानिक वास्तविक मॉडल प्राप्त करने के लिए संख्यात्मक गणना का उपयोग करते हैं। और जहां संख्यात्मक गणनाएं हैं, सभी प्रकार के अनुमान हैं, इसलिए प्रयोग के साथ प्राप्त मॉडल का संयोग इतना महत्वपूर्ण है - यह हमें यह कहने की अनुमति देता है कि जीआर के बारे में हमारे विचार कितने सही हैं।

बेशक, सामान्य सापेक्षता के सभी प्रकार के संशोधनों के लिए जाँच संभव है। उनमें से कुछ को पहले से ही बाहर रखा जा सकता है - उदाहरण के लिए, उन्हें जीडब्ल्यू के फैलाव या प्रकाश की गति की अधिकता की आवश्यकता होती है। अन्य सत्यापन के लिए डिटेक्टरों की संवेदनशीलता में वृद्धि की प्रतीक्षा कर रहे हैं।
और तीसरा, जैसे तरंगों के बारे में अंतरिक्ष की स्मृति , अब जाँच की जा सकती है।
सामान्य तौर पर, खगोलविदों के लिए एक रोमांचक समय!

सितारों का उद्भव

ब्लैक होल के मापदंडों से आप अंतरिक्ष और ब्रह्मांड के निर्माण के बारे में बहुत सारी जानकारी प्राप्त कर सकते हैं। सबसे पहले, गुरुत्वाकर्षण तरंगों का अवलोकन युग्मित ब्लैक होल के अस्तित्व का पहला प्रमाण है। दूसरे, इन ब्लैक होल का द्रव्यमान अप्रत्याशित रूप से बहुत बड़ा है - किसी को भी उम्मीद नहीं थी कि इस तरह के द्रव्यमान वाले ब्लैक होल इतने आम हैं।

बीएच सिस्टम की उम्र के बारे में दिलचस्प निष्कर्ष निकाला जा सकता है। यूनिवर्स की शुरुआत से जितनी जल्दी एक स्टार का गठन किया गया था, उसमें पिछले तारों का कम पदार्थ - धातुओं की सामग्री कम थी। दूसरी ओर, बीएच का द्रव्यमान उसमें धातुओं की मात्रा पर निर्भर करता है, इसलिए, बीएच के मापा द्रव्यमान से, कोई कह सकता है कि वे जिन तारों से बने थे, वे कितने युवा थे। जिज्ञासु निष्कर्ष इस प्रकार है कि युग्मित बीएचएस तारकीय समूहों (यदि पर्यावरण पर्याप्त युवा है) और अलगाव में दोनों बना सकते हैं, जो पहले अज्ञात था। बीएच मापदंडों को देखते हुए, हम कह सकते हैं कि ये छेद कैसे बने - अलगाव में या नहीं।

बीएच के मापदंडों के आगे अवलोकन, जैसे कि कक्षीय क्षण, ब्रह्मांड संबंधी प्रक्रियाओं में और भी अधिक समझ दे सकते हैं।

पिछले एक साल में, LIGO ने तीन महत्वपूर्ण घटनाओं को दर्ज किया है, और अगले वैज्ञानिक चक्र में डिटेक्टर संवेदनशीलता में वृद्धि के साथ, इस तरह की घटनाओं की संख्या में वृद्धि होगी, जिससे हमें ब्रह्मांड के बारे में अधिक से अधिक ज्ञान मिलेगा।

अतिरिक्त सामग्री और लिंक

1. गुरुत्वाकर्षण तरंगें क्या हैं?

2. आधिकारिक LIGO वेबसाइट पर बहुत सारी दिलचस्प सामग्रियां हैं: सभी प्रकार के वीडियो और लेख हैं।
3. आइंस्टीन @ होम पर वितरित कंप्यूटिंग के माध्यम से गुरुत्वाकर्षण तरंगों के लिए लोकप्रिय खोज में शामिल हों।
4. और सहयोग में सभी प्रकार के मीडिया हैं, जहां दिलचस्प सामग्री लगातार प्रकाशित होती हैं: ट्विटर , फेसबुक और यूट्यूब ।