Gravitációs hullámok

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2022. augusztus 8-án felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 4 szerkesztést igényelnek .

A gravitációs hullámok  a gravitációs tér változásai, amelyek hullámszerűen terjednek . Mozgó tömegek bocsátják ki őket , de sugárzás után elszakadnak tőlük, és ezektől a tömegektől függetlenül léteznek [1] . Matematikailag összefügg a tér-idő metrika perturbációjával, és " tér-idő hullámzásként " írható le [2] .

Az általános relativitáselméletben és néhány más gravitációs elméletben a gravitációs hullámokat nagy tömegű testek változó gyorsulású mozgása generálja [3] . A gravitációs hullámok szabadon terjednek a térben fénysebességgel . A gravitációs erők viszonylagos gyengesége miatt ( másokhoz képest ) ezeknek a hullámoknak nagyon kicsi az értéke, amelyet nehéz regisztrálni .

A gravitációs hullámokat az általános relativitáselmélet (GR) jósolja meg. Először 2015 szeptemberében észlelték őket közvetlenül a LIGO obszervatórium két ikerdetektorával , amelyek gravitációs hullámokat regisztráltak, valószínűleg két fekete lyuk egyesülésének és egy további hatalmas forgó fekete lyuk kialakulásának eredményeként . Létezésük közvetett bizonyítékai az 1970-es évek óta ismertek – az általános relativitáselmélet előrejelzi a kettőscsillagok közeli rendszereinek konvergenciáját, amely egybeesik a gravitációs hullámok kibocsátása miatti energiaveszteség miatti megfigyelésekkel. A gravitációs hullámok közvetlen regisztrálása és felhasználása az asztrofizikai folyamatok paramétereinek meghatározására a modern fizika és csillagászat fontos feladata.

Az általános relativitáselmélet keretében a gravitációs hullámokat a hullám típusú Einstein-egyenletek megoldásai írják le, amelyek a fénysebességgel mozgó tér-idő metrika (lineáris közelítéssel) megzavarását jelentik . Ennek a zavarnak különösen a két szabadon mozgó (azaz semmilyen erőtől nem befolyásolt) próbatömeg közötti távolság időszakos változásának kell lennie . A gravitációs hullám h amplitúdója dimenzió nélküli mennyiség – a távolság relatív változása. Az asztrofizikai objektumok (például kompakt bináris rendszerek) és a jelenségek (szupernóva-robbanások, neutroncsillagok egyesülése, csillagok fekete lyukak befogása stb.) gravitációs hullámainak előrejelzett maximális amplitúdója a Naprendszerben mérve ( h = 10 ) nagyon kicsi −18 −10 −23 ). A gyenge (lineáris) gravitációs hullám az általános relativitáselmélet szerint energiát és lendületet hordoz, fénysebességgel mozog, keresztirányú, kvadrupól , és két független komponens írja le, amelyek egymással 45 ° -os szöget zárnak be ( két polarizációs iránya van ).

A különböző elméletek különböző módon jósolják meg a gravitációs hullámok terjedési sebességét . Az általános relativitáselméletben egyenlő a fénysebességgel (lineáris közelítéssel). Más gravitációs elméletekben bármilyen értéket felvehet, beleértve a végtelenséget is . A gravitációs hullámok első regisztrálása szerint diszperziójuk kompatibilisnek bizonyult a tömeg nélküli gravitonnal , és a sebességet a fénysebességgel egyenlőnek becsülték [4] . A LIGO kísérletek eredményei szerint a gravitációs hullámok sebességének határait 90%-os valószínűséggel a fénysebesség 0,55-1,42-ére becsülik [5] [6] .

A 2017 -es fizikai Nobel-díjat a gravitációs hullámok kísérleti kimutatásáért ítélték oda [7] .

Gravitációs hullámok generálása

Gravitációs hullámot minden aszimmetrikus gyorsulással mozgó anyag bocsát ki [9] . Jelentős amplitúdójú hullám kialakulásához rendkívül nagy tömegű emitter vagy/és hatalmas gyorsulások szükségesek, a gravitációs hullám amplitúdója egyenesen arányos a gyorsulás első deriváltjával és a generátor tömegével, azaz ~ . Ha azonban egy tárgy gyorsított sebességgel mozog, akkor ez azt jelenti, hogy valamilyen erő hat rá egy másik tárgy oldaláról. Ez a másik objektum viszont a fordított hatást tapasztalja (Newton 3. törvénye szerint ), és kiderül, hogy m 1 a 1 = − m 2 a 2 . Kiderült, hogy két objektum csak párban sugároz ki gravitációs hullámokat, és az interferencia hatására kölcsönösen szinte teljesen kialszik. Ezért a gravitációs sugárzás az általános relativitáselméletben mindig legalább kvadrupól sugárzás karakterével rendelkezik a többpolaritás szempontjából . Ezenkívül a nem relativisztikus emitterek esetében a sugárzás intenzitásának kifejezése tartalmaz egy kis paramétert , ahol  az emitter gravitációs sugara , r  a jellemző mérete, T  a mozgás jellemző periódusa, és c  a fény sebessége vákuumban [10 ] .

A gravitációs hullámok legerősebb forrásai:

Kéttestes rendszer által kibocsátott gravitációs hullámok

Két gravitációsan kötött, m 1 és m 2 tömegű test, amelyek nem relativisztikusan , körpályán mozognak közös tömegközéppontjuk körül (lásd a kéttest problémát ) egymástól r távolságra, a következő erősségű gravitációs hullámokat sugároznak , átlagosan egy időszak [8] :

ahol G  a gravitációs állandó . Ennek eredményeként a rendszer energiát veszít, ami a testek konvergenciájához, vagyis a köztük lévő távolság csökkenéséhez vezet. A testek megközelítési sebessége:

A Naprendszer esetében például a Jupiter alrendszere és az Io műholdja produkálja a legnagyobb gravitációs sugárzást. . Ennek a sugárzásnak a teljesítménye körülbelül 224 kilowatt ; a Nap-Jupiter alrendszer által kisugárzott teljesítmény körülbelül 5 kW, a Nap- Föld alrendszer által kisugárzott teljesítmény pedig körülbelül 200 W. Így a Naprendszer által évente a gravitációs sugárzásra elveszített energia teljesen elhanyagolható a testek jellemző mozgási energiájához képest [12] [13] . A kisugárzott gravitációs hullámok frekvenciája megegyezik a két testből álló rendszer forgási frekvenciájának kétszeresével.

Egy bináris rendszer gravitációs összeomlása

Bármely kettőscsillag, amikor összetevői egy közös tömegközéppont körül forognak , energiát veszít (ahogyan feltételezzük - a gravitációs hullámok kibocsátása miatt), és végül összeolvad. Ám a közönséges, nem kompakt kettőscsillagok esetében ez a folyamat nagyon hosszú időt vesz igénybe, sokkal tovább tart, mint az Univerzum jelenlegi korszaka . Ha a bináris kompakt rendszer egy pár neutroncsillagból , fekete lyukakból vagy a kettő kombinációjából áll, akkor az egyesülés több millió éven belül megtörténhet. Először is, a tárgyak közelednek egymáshoz, és forgási periódusuk csökken. Ezután a végső szakaszban ütközés és aszimmetrikus gravitációs összeomlás következik be . Ez a folyamat a másodperc töredékéig tart, és ezalatt az energia gravitációs sugárzásba megy át , amely egyes becslések szerint a rendszer tömegének több mint 50%-a.

Einstein-egyenletek alapvető egzakt megoldásai gravitációs hullámokra

Bondi- Pirani  -Robinson testhullámok

Ezeket a hullámokat a forma metrikája írja le

Ha bevezetünk egy változót és egy függvényt , akkor a GR egyenletekből megkapjuk az egyenletet

The Takeno Metric

van formája

ahol függvények vannak, ugyanazt az egyenletet kell kielégíteni.

Rosen mérőszáma

ahol teljesül az egyenlet

Peres metrika

ahol

Hengeres Einstein-Rosen hullámok

A hengeres koordinátákban az ilyen hullámok alakja

és előadták

Gravitációs hullámok regisztrálása

A gravitációs hullámok regisztrálása az utóbbi gyengesége (a metrika kis torzulása) miatt meglehetősen bonyolult. Regisztrálásuk eszközei a gravitációs hullámdetektorok . A gravitációs hullámok kimutatására az 1960 -as évek vége óta történtek kísérletek . Egy bináris pulzár összeomlása során detektálható amplitúdójú gravitációs hullámok keletkeznek. Hasonló események körülbelül egy évtizedben fordulnak elő galaxisunk környékén [14] .

Másrészt az általános relativitáselmélet a kettőscsillagok kölcsönös forgásának felgyorsulását jósolja a gravitációs hullámok kibocsátásához szükséges energiaveszteség miatt, és ezt a hatást megbízhatóan rögzítették több ismert bináris kompakt objektumrendszerben (különösen a pulzárokban ). kompakt társaival). 1993- ban "egy új típusú pulzár felfedezéséért, amely új lehetőségeket adott a gravitáció tanulmányozásában" az első kettős pulzár PSR B1913+16 felfedezőinek, Russell Hulse és Joseph Taylor Jr. fizikai Nobel-díjat kapott . Az ebben a rendszerben megfigyelt forgásgyorsulás teljesen egybeesik az általános relativitáselmélet gravitációs hullámok kibocsátására vonatkozó előrejelzéseivel. Ugyanezt a jelenséget több más esetben is feljegyezték: a PSR J0737-3039 , PSR J0437-4715 , SDSS J065133.338+284423.37 (általában J0651 rövidítésű) [15] pulzároknál és a kettős fehér törpék rendszerénél J0806 RX J0806 . Például a két PSR J0737-3039 pulzár első kettőscsillagának két A és B komponense közötti távolság körülbelül 2,5 hüvelykkel (6,35 cm) csökken naponta a gravitációs hullámok energiavesztesége miatt, és ez az általános relativitáselmélet [16] . Mindezeket az adatokat a gravitációs hullámok létezésének közvetett megerősítéseként értelmezik.

Becslések szerint a gravitációs távcsövek és antennák gravitációs hullámainak legerősebb és leggyakoribb forrásai a közeli galaxisok bináris rendszereinek összeomlásával kapcsolatos katasztrófák. Várhatóan a közeljövőben a fejlett gravitációs detektorok több ilyen eseményt is regisztrálnak majd évente, 10-21-10-23-kal torzítva a mérőszámot a Föld közelében . Az optikai-metrikus parametrikus rezonanciajel első megfigyelései, amelyek lehetővé teszik a periodikus forrásokból származó gravitációs hullámok hatásának kimutatását, például egy közeli bináris kozmikus maserek sugárzására, az orosz rádiócsillagászati ​​obszervatóriumban történhettek. Tudományos Akadémia , Pushchino [17] .

Az Univerzumot kitöltő gravitációs hullámok hátterének kimutatására egy másik lehetőség a távoli pulzárok nagy pontosságú időzítése  – impulzusaik érkezési idejének elemzése, amely jellemzően változik a Föld és a Föld közötti téren áthaladó gravitációs hullámok hatására. pulzár. A 2013-ra vonatkozó becslések szerint az időzítési pontosságot körülbelül egy nagyságrenddel kell növelni ahhoz, hogy az Univerzumunk számos forrásából származó háttérhullámokat észlelni lehessen, és ez a probléma még az évtized vége előtt megoldható [18]. .

A modern elképzelések szerint Univerzumunk tele van gravitációs hullámokkal, amelyek az Ősrobbanás utáni első pillanatokban jelentek meg . Regisztrációjuk az Univerzum születésének kezdeti folyamatairól ad majd tájékoztatást. [11] 2014 márciusában a Harvard-Smithsonian Center for Astrophysicsben a BICEP 2 projekten dolgozó amerikai kutatócsoport bejelentette, hogy a korai Univerzumban a nullától eltérő tenzoros perturbációkat észlel a CMB polarizációja révén , ami szintén ezeknek az ereklye gravitációs hullámoknak a felfedezése [19] [20] . Ezt az eredményt azonban szinte azonnal vitatták, mivel, mint kiderült, a csillagközi por hozzájárulását nem vették megfelelően figyelembe. Az egyik szerző, J. M. Kovac ( eng.  Kovac JM ) elismerte, hogy "a BICEP2 kísérlet adatainak értelmezésével és lefedésével a kísérlet résztvevői és a tudományos újságírók kissé elhamarkodtak" [21] [22] .

Kísérleti megerősítések

Felfedezés

2016. február 11-én bejelentették a gravitációs hullámok kísérleti felfedezését a LIGO és a VIRGO együttműködésével . [24] Két, legfeljebb 10–21 amplitúdójú fekete lyuk egyesülésének jelét 2015. szeptember 14-én 09:51 UTC -kor észlelte két LIGO detektor Hanfordban és Livingstonban, egymástól 7 milliszekundumra, a régióban. a maximális jelamplitúdóból (0,2 másodperc) a kombinált jel-zaj arány 24:1 volt. A jel neve GW150914 [25] . A jel alakja megfelel az általános relativitáselmélet előrejelzésének két, 36 és 29 naptömegű fekete lyuk egyesülésére; az így létrejövő fekete lyuk tömege 62 naptömeg kell legyen, és forgási paramétere a = 0,67. A forrás távolsága körülbelül 1,3 milliárd fényév. A fúzióban a tizedmásodpercekben kisugárzott energia körülbelül 3 naptömegnek felel meg [23] [26] [27] .

A GW170817 gravitációs hullámesemény és a GRB 170817A elektromágneses jel szinte egyidejű megfigyelésének köszönhetően először állapítottak meg közvetlen határokat a gravitációs hullámok sebességének a fénysebességtől való eltérésére . Ha létezik ilyen eltérés, az a -3 × 10 -15 és +0,7 × 10 -15 közötti tartományba esik , azaz kompatibilis a hibán belüli nullával [28] .

A gravitációs hullámok kísérleti kimutatásáért 2017 - ben a fizikai Nobel-díjat [7] ítélték oda .

További megfigyelések

Az első megfigyelési időszak (O1 évad) 2015. szeptember 12-től 2016. január 19-ig tart. Ekkor még csak a LIGO detektor volt aktív, és három gravitációs kitörést észlelt. Ezt követően a műszert leállították a javítás és az érzékenység érdekében.

A második megfigyelési időszak (O2 szezon) - 2016. november 30-tól 2017. augusztus 25-ig; a frissített amerikai LIGO-hoz csatlakozott az európai VIRGO detektor (a bolygó harmadik detektora), miközben a pontosság közel 10-szeresére nőtt. A negyedik megfigyelés 2017. augusztus 14- én történt [29] .
Ezekben a hónapokban összesen 8 eseményt észleltek, köztük a neutroncsillagok első ütközését. Így 2017. augusztus 17- én a két LIGO detektor közül az egyik példátlanul hosszú - körülbelül 100 másodperces - jelet rögzített (később kiderült, hogy a második LIGO detektor, valamint a VIRGO is látta a zajtól torzított hullámot); néhány másodperccel később a Fermi és az Integral automata teleszkópok erőteljes gamma-kitörést észleltek . Az ilyen gazdag megfigyeléseknek köszönhetően meglehetősen pontosan meg lehetett jósolni, hol kell keresni a forrást, és hamarosan meg is találták - két neutroncsillag (azaz kilon ) 1,1 és 1,16 naptömegű 130 millió fény ütközése. évvel távolabb, a Hidra [30] csillagképben .

Ezt követően mindkét detektort ismét leállították korszerűsítés céljából.

A harmadik megfigyelési időszak (O3-as szezon) 2019 áprilisától kezdődik. Most (2020. november) összesítették az O3a időszak eredményeit: 2019. április 1-től október 1-ig (bejegyzett események: 39, rekordszám); Az O3b szezon adatai (2019. november 1. – 2020. március 27.) még feldolgozás alatt állnak. Jelenleg mindkét érzékelő le van állítva egy újabb frissítés miatt, ami még érzékenyebbé teszi őket; a tervek szerint 2021-ben nyitnak újra.

Felfedezés: GW 190412 ütközés (2020. április) - az egyik fekete lyuk tömege 29,7 nap, a másiké pedig 8,4 nap (ez a bináris rendszer a legkisebb tömegű az összes eddig felfedezett fekete lyuk pár közül); egy ilyen egyesülés hosszabb gravitációs jelet is generált. [31]

A kapott adatokat egyebek mellett felhasználták Einstein általános relativitáselméletének kivételes szigorral történő tesztelésére . [32]

Tudományos perspektívák

Gravitációs hullám csillagászat

Lawrence Krauss amerikai asztrofizikus szerint , ha a jövőben meg lehet mérni az inflációs gravitációs hullámok aláírását , az jelentősen közelebb viszi a kutatást az ősrobbanás idejéhez , valamint teszteli az Univerzum inflációs modelljét és megoldja . az elméleti fizika és a kozmológia egyéb sürgető problémái [33] .

Graviton lézer

A gravitonlézer ötlete a lézer megjelenése és a gravitációs hullámok felfedezése kapcsán merült fel. Feltételezzük, hogy a korpuszkuláris-hullám dualizmus egyetemes elve miatt vannak gravitációs sugárzási gravitonok kvantumai (2-es spinnel). Az elektromágneses sugárzás fotonjaihoz hasonlóan (1-es spinnel) bozonok. Ezért elméletileg lehetséges egy graviton lézer létrehozása - egy olyan eszköz a gravitációs sugárzáshoz, amely hasonló az elektromágneses sugárzás lézeréhez [34] [35] . Feltételezik, hogy a természetben a gravitonlézerhez hasonló jelenség létezhet a fekete lyukak közelében [36] . Jelenleg a gravitációs állandó rendkívül kicsinysége miatt stimulált gravitációs sugárzás generálása nem történt meg. Csak a gravitációs lézer hipotetikus lehetséges terveit tárgyaljuk.

Kommunikáció a gravitációs hullámokon

Elméletileg lehetséges a gravitációs hullámok alkalmazása nagy hatótávolságú vezeték nélküli kommunikációhoz [35] ; ezt az elvet V. A. Bunin szovjet tudós szabadalmaztatta 1972-ben [37] [38] .

A gravitációs-hullámú kommunikáció ( elavult: graviokommunikáció) előnye a rádiókommunikációhoz képest, hogy a gravitációs hullámok szinte elnyelés nélkül áthaladnak bármilyen anyagon, míg az elektromágneses hullámok gyakorlatilag nem hatolnak át elektromosan vezető közegen (pl. föld és tengervíz) [39] .

Ez irányú munkát végeztek a Szovjetunió és más országok laboratóriumaiban [39] . De a gyakorlatban a gravitációs hullámok létrehozásának és észlelésének nehézségei miatt, amelyeket a gravitációs erők rendkívül kicsinysége okoz, a gravitációs hullám kapcsolat nem valósítható meg.

Jelenleg a gravitációs hullámok generálásával és detektálásával kapcsolatos munka a laboratóriumban elméleti stádiumban van [40] . Vizsgálják a gravitációs hullámok elektrodinamikus rendszerek általi kisugárzásának lehetőségeit [41] .

Feltételezték a nagyfrekvenciás gravitációs hullámok létrehozásának lehetőségét kondenzált dielektromos közegben intenzív lézersugárzás hatására, valamint a gravitációs hullámok ezzel a közeggel történő detektálásának fordított folyamatát a gravitációs sugárzás optikai sugárzássá alakításával (megismételve Hertz kísérletét gravitációs hullámok). [42]

A gravitációs-hullámkapcsolatot a távoli jövő technológiájának attribútumaként említik számos tudományos-fantasztikus irodalomban (például S. Snegov " Emberek mint istenek ", K. Bulychev "Tészeusz elrablása", S. Lukjanenko "A Föld nevében" stb.).

Bolygó- és galaktikus rendszerek összeomlása

Brian Greene amerikai asztrofizikus szerint a gravitációs hullámok sugárzása a különböző űrobjektumok mozgása során súrlódásként hat, és hosszú távon űrrendszerek, például csillagok és galaxisok bolygórendszereinek összeomlásához vezet [43].

Történelem

Magának a "gravitációs hullám" kifejezésnek a története, e hullámok elméleti és kísérleti keresése, valamint felhasználásuk más módszerekkel elérhetetlen jelenségek tanulmányozására [44] .

  • 1900 – Lorentz azt javasolta, hogy a gravitáció "... a fénysebességnél nem nagyobb sebességgel terjedhet" [45] ;
  • 1905 – Poincare először vezette be a gravitációs hullám kifejezést ( fr.  onde gravifique ). Poincaré minőségileg eltávolította Laplace jól megalapozott kifogásait [46] , és kimutatta, hogy a gravitációs hullámokkal kapcsolatos korrekciók a Newton-rend általánosan elfogadott gravitációs törvényeinek hatályát vesztik, így a gravitációs hullámok létezésének feltételezése nem mond ellent a megfigyeléseknek [47] ] ;
  • 1916 - Einstein kimutatta, hogy a GR keretein belül egy mechanikai rendszer energiát ad át a gravitációs hullámoknak, és durván szólva az állócsillagokhoz viszonyított bármilyen forgásnak előbb-utóbb meg kell állnia, bár természetesen normál körülmények között az energiaveszteség a sorrend elhanyagolható és gyakorlatilag nem is mérhető (ebben a művében még mindig tévesen azt hitte, hogy a gömbszimmetriát folyamatosan fenntartó mechanikai rendszer gravitációs hullámokat sugározhat ki) [48] ;
  • 1918 - Einstein levezetett egy kvadrupólus képletet [49] , amelyben a gravitációs hullámok sugárzása sorrendi hatásnak bizonyul , ezzel kijavítva korábbi munkájában a hibát (hiba volt az együtthatóban, a hullámenergia 2-szer kisebb [50] );
  • 1923 - Eddington  - megkérdőjelezte a gravitációs hullámok fizikai valóságát "... terjednek ... a gondolat sebességével." 1934-ben, amikor elkészítette A relativitáselmélet című monográfiájának orosz fordítását, Eddington több fejezettel egészítette ki, köztük az energiaveszteségek forgó rúddal történő kiszámításának két változatát tartalmazó fejezeteket, de megjegyezte, hogy az általános relativitáselmélet közelítő számításaihoz használt módszereket. véleménye szerint nem alkalmazhatók gravitációsan összekapcsolt rendszerekre., így továbbra is kétségek merülnek fel [51] ;
  • 1937 - Einstein Rosennel együtt a gravitációs mező pontos egyenleteinek hengeres hullámmegoldásait vizsgálta. E tanulmányok során kétségeik voltak afelől, hogy a gravitációs hullámok a GR-egyenletek közelítő megoldásainak műtermékei lehetnek (ismert egyezés Einstein és Rosen "Léteznek-e gravitációs hullámok?" [52] című cikkének áttekintése kapcsán . 53] [54] ). Később az érvelésben hibát talált, a cikk végleges változata alapvető szerkesztésekkel már megjelent a Journal of the Franklin Institute-ban [55] ;
  • 1957 – Herman Bondy és Richard Feynman javasolta a „gyöngyvessző” gondolatkísérletet.amelyben alátámasztották a gravitációs hullámok fizikai következményeinek meglétét az általános relativitáselméletben

    Ez a levél ezután Feynman gravitációs hullámdetektorát írja le: ez csak két gyöngy, amelyek szabadon (de csekély súrlódással) csúsznak egy tömör rúdon. Amikor a hullámok áthaladnak a rúdon, az atomi erők rögzítetten tartják a rúd hosszát, de a két gyöngy közötti megfelelő távolság oszcillál. Így két gyöngy dörzsöli a rudat, aminek következtében hő szabadul fel. [56] [57]

  • 1962 – Vladislav Pustovoit és Mikhail Gercenshtein leírta az interferométerek használatának alapelveit a hosszú hullámhosszú gravitációs hullámok kimutatására [58] [59] ;
  • 1964 – Philip Peters és John Matthewbináris rendszerek által kibocsátott gravitációs hullámok elméletileg leírtak [8] [60] ;
  • 1969 – Joseph Weber , a gravitációs hullámcsillagászat megalapítója gravitációs hullámok észleléséről számol be egy rezonáns detektor – egy mechanikus gravitációs antenna – segítségével [61] [62] . Ezek az üzenetek sok országban az ilyen irányú munka gyors növekedését eredményezik. Konkrétan Rainer Weiss , a LIGO projekt egyik alapítója kezdett el ekkoriban kísérletezni. Az akkori kísérletek egyike sem erősítette meg Weber üzenetét.
  • 1978 – Joseph Taylor gravitációs sugárzás észleléséről számolt be a PSR B1913+16 pulzár bináris rendszerében [63] . Joseph Taylor és Russell Hulse munkássága 1993-ban kapta a fizikai Nobel-díjat. 2015 elején legalább 8 ilyen rendszernél mértek három poszt-Kepleri paramétert, köztük a gravitációs hullámok kibocsátása miatti perióduscsökkenést [64] ;
  • 2002 - Sergey Kopeikin és Edward Fomalontrádióhullám-interferometria segítségével készült, extra hosszú alapvonali mérésekkel a fény elhajlásának a Jupiter gravitációs mezejében a dinamikában, amely az általános relativitáselmélet hipotetikus kiterjesztésének egy bizonyos osztályára lehetővé teszi a gravitáció sebességének becslését - a a fénysebességtől való eltérés nem haladhatja meg a 20%-ot [65] [66] [67] (ez az értelmezés nem általánosan elfogadott [68] );
  • 2006 - Martha Burgay nemzetközi csapata( Parks Obszervatórium, Ausztrália) sokkal pontosabb megerősítéséről számoltak be az általános relativitáselméletről és a gravitációs hullámok kibocsátásának nagyságáról a PSR J0737-3039A/B két pulzár rendszerében [69] ;
  • 2014 – A Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics ( BICEP ) csillagászai primordiális gravitációs hullámok kimutatásáról számoltak be a CMB fluktuációinak mérése során [70] [71] . Jelenleg (2016) az észlelt ingadozásokat nem tekintik reliktum eredetűnek, hanem a Galaxis porkibocsátásával magyarázzák [70] ;
  • 2016 - a LIGO nemzetközi együttműködés bejelentette a GW150914 gravitációs hullámok áthaladásának eseményét . Első alkalommal számoltak be szupererős gravitációs mezőkben, szupernagy relatív sebességű kölcsönhatásban lévő tömeges testek közvetlen megfigyeléséről, amely lehetővé tette az általános relativitáselmélet helyességének igazolását több nagyrendű posztnewtoni kifejezés pontosságával. A gravitációs hullámok mért szóródása nem mond ellent a diszperzió korábbi méréseinek és egy hipotetikus graviton tömegének felső határának (< 1,2 × 10 -22 eV) , ha az általános relativitáselmélet valamely hipotetikus kiterjesztésében létezik [18] [23 ] ] .
  • 2017 - az első rögzített gravitációs hullám elektromágneses sugárzással kísért kitörése, amely két neutroncsillag ( GW170817 ) egyesülésének eredményeként következett be.
  • 2019 - az első rögzített gravitációs hullám kitörése, amely egy neutroncsillag és egy fekete lyuk egyesülésének eredményeként következett be (S190426c VP:BUS ).

Lásd még

Jegyzetek

  1. V. B. Braginszkij, A. G. Polnarev. Gravitációs hullámok // Fizikai enciklopédia  : [5 kötetben] / Ch. szerk. A. M. Prohorov . - M . : Szovjet Enciklopédia (1-2. kötet); Great Russian Encyclopedia (3-5. kötet), 1988-1999. — ISBN 5-85270-034-7 .
  2. Alekszej Levin. Gravitational Waves: The Road to Discovery Archiválva : 2016. március 1. a Wayback Machine -nél . Trinity lehetőség. 3. szám (197), 2016. február 23.
  3. Gravitációs sugárzás  / Braginsky V. B.  // Űrfizika: Kis Enciklopédia  / Szerkesztőbizottság: R. A. Sunyaev (főszerk.) és mások - 2. kiadás. - M  .: Szovjet Enciklopédia , 1986. - S. 224-225. — 783 p. — 70.000 példány.
  4. A tudósok rögzítik Einstein előre jelzett gravitációs hullámait Archiválva : 2016. február 15. a Wayback Machine -en .
  5. A fizikusok megtiltották, hogy a gravitáció 1,4 fénysebesség fölé gyorsuljon . Letöltve: 2021. április 11. Az eredetiből archiválva : 2021. április 11.
  6. Neil Cornish, Diego Blas és Germano Nardini. A gravitáció sebességének korlátozása gravitációs hullám megfigyelésekkel  //  Fizikai áttekintő levelek. - 2017. - október 18. ( 119. évf. , 161102. sz.). - doi : 10.1103/PhysRevLett.119.161102 .
  7. 12 A fizikai Nobel-díj 2017 . www.nobelprize.org. Letöltve: 2017. október 4. Az eredetiből archiválva : 2018. augusztus 12..
  8. 1 2 3 Landau L. D. , Lifshits E. M. Field theory // Elméleti fizika. - 8. kiadás, sztereó .. - M . : FIZMATLIT, 2003. - T. II. - P. 475. - ISBN ISBN 5-9221-0056-4 .
  9. Az első közelítésben, ha a rendszer kvadrupól tömegnyomatékának tenzorának harmadik deriváltja nullától eltérő, akkor a rendszer gravitációs hullámokat sugároz [8] .
  10. Misner C. , Thorn C. , Wheeler J. Gravity . - M . : Mir, 1977. - T. 3. - S. 205. - 510 p.
  11. 1 2 Lipunov V. M. Gravitációs hullámú égbolt. // Soros Nevelési Lap , 2000, 4. sz., p. 77-83.
  12. Ennek eredményeként a bolygók fél-főtengelyei a gravitációs sugárzás hatására nem csökkennek, hanem a Nap tömegének csökkenése miatt nőnek (a Föld esetében ~ 1 cm-rel évente).
  13. Misner C. , Thorn C. , Wheeler J. Gravity . - M .: Mir, 1977. - T. 3. - S. 218. - 510 p.
  14. LIGO: A gravitációs hullámok küldetése. Archiválva : 2011. november 23., a Wayback Machine Astro Guyz 2010. március 12-én.
  15. CfA Sajtószoba . Letöltve: 2012. szeptember 14. Az eredetiből archiválva : 2012. szeptember 25..
  16. ↑ A Cosmic Duo gyorsabban pörög (nem elérhető link) . Letöltve: 2007. június 18. Az eredetiből archiválva : 2007. szeptember 27.. 
  17. Siparov S. V. , Samodurov V. A. Egy űrmaser gravitációs hullámhatásból származó sugárzási összetevőjének izolálása. Archiválva : 2013. október 29. a Wayback Machine -nél // Számítógép-optika 33. szám (1), 2009, p. 79.
  18. 1 2 Yunes N. , Siemens X. Az általános relativitáselmélet gravitációs hullámvizsgálatai földi detektorokkal és pulzáridőzítő tömbökkel // Living Reviews in Relativity. - 2013. - T. 16 . - S. 9 . - doi : 10.12942/lrr-2013-9 . — Iránykód . - arXiv : 1304.3473 .
  19. Nobel-díjas felfedezés . Letöltve: 2020. július 6. Az eredetiből archiválva : 2020. szeptember 29.
  20. BICEP2 Collaboration , Ade PA R , Aikin RW , Barkats D. , Benton SJ , Bischoff CA , Bock JJ , Brevik JA , Buder I. , Bullock E. , Dowell CD , Duband L. , Filippini JP , Fliescher S. , Golwala SR , Halpern M. , Hasselfield M. , Hildebrandt SR , Hilton GC , Hristov VV , Irwin KD , Karkare KS , Kaufman JP , Keating BG , Kernasovskiy SA , Kovac JM , Kuo CL , Leitch EM , Ma Lueson P. , Netterfield CB , Nguyen HT , O'Brient R. , Ogburn IV, RW , Orlando A. , Pryke C. , Reintsema CD , Richter S. , Schwarz R. , Sheehy CD , Staniszewski ZK , Sudiwala RV , Toplany JE , Turner AD , Vieregg AG , Wong CL , Yoon KW BICEP2 I: B-módú polarizáció észlelése fokos szögskálákon // ArXiv e-nyomatok. - 2014. - . - arXiv : 1403.3985 .
  21. Universe, Zeldovich, Massandra Archiválva : 2014. június 25. a Wayback Machine -nél .
  22. https://www.theguardian.com/science/2014/jun/04/gravitational-wave-discovery-dust-big-bang-inflation . Letöltve: 2017. szeptember 29. Az eredetiből archiválva : 2017. február 9..
  23. 1 2 3 B. P. Abbott (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration) et al. Gravitációs hullámok megfigyelése bináris fekete lyuk egyesüléséből  (angol)  // Physical Review Letters  : folyóirat. - 2016. - Kt. 116. sz . 6 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.116.061102 .
  24. Alekszej Poniatov Léteznek! Regisztrált gravitációs hullámok // Tudomány és élet . - 2016. - No. 3. - URL: http://www.nkj.ru/archive/articles/28316/ Archivált 2017. február 2-án a Wayback Machine -nél
  25. Gravitációs hullámokat észleltek 100 évvel Einstein jóslata után Archiválva : 2016. február 12. a Wayback Machine  - University of Florida honlapján
  26. GRAVITÁCIÓS HULLÁMOK ÉSZLELÉSE 100 ÉVVEL EINSTEIN JÓSLÁSA  UTÁN . SZŰZ. Letöltve: 2016. február 11. Az eredetiből archiválva : 2016. február 16..
  27. Emanuele Berti. Nézőpont: A fekete lyukak egyesülésének első hangjai  . Physical Review Letters (2016. február 11.). Letöltve: 2016. február 11. Az eredetiből archiválva : 2016. február 12..
  28. Abbott BP (LIGO Scientific Collaboration, Virgo Collaboration, Fermi Gamma-ray Burst Monitor és INTEGRAL) et al. Gravitációs hullámok és gamma-sugarak egy bináris neutroncsillag egyesüléséből: GW170817 és GRB 170817A  //  The Astrophysical Journal  : Journal. - IOP Publishing , 2017. - Vol. 848 , sz. 2 . doi : 10.3847 /2041-8213/aa920c .
  29. Két lyuk egyesítése 2018. október 21-i archív másolat a Wayback Machine -nél // Radio Liberty , 2018. október 21.
  30. A neutroncsillagoktól az Orosz Tudományos Akadémia választásáig . Szabadság Rádió. Letöltve: 2018. október 21. Az eredetiből archiválva : 2018. október 21..
  31. Szokatlan jelet fogtak a mélyűrből Archiválva : 2020. április 27. a Wayback Machine -nél // 2020. április 20.
  32. Felfedezések és rekordok : mit mesélt a gravitációs hullámok kutatásának harmadik évada  a fekete lyukakról
  33. Krauss, 2018 , p. 399-397.
  34. K. P. Sztanyukovics Gravitációs tér és elemi részecskék. - M., Nauka, 1965. - Példányszám 7600 példány. — c. 182, 244
  35. 1 2 L. Brillouin Új pillantás a relativitáselméletbe. - M. , Mir , 1972. - 137-138
  36. Éric Dupuis és MB Paranjape A gravitációs hullámjelek új forrásai: A fekete lyuk gravitonlézer International Journal of Modern Physics DVol. 27. sz. 14, 1847009 (2018)
  37. Szovjetunió szerzői bizonyítványa a 347937. számú találmányhoz "Gravitációs hullámokat használó jelek átvitelére és vételére szolgáló rendszer" Archív másolat 2019. február 2-án a Wayback Machine -nél . Kihirdetve 1959.III.02. Megjelent: 1972.X.11.
  38. Szovjet tudósok felfedezései, 1979 , p. 129.
  39. 1 2 Grigorjev V. I. , Myakishev G. Ya. Erők a természetben. - M . : Nauka , 1973. - S. 85, 87. - Példányszám 100 000 példány.
  40. D. D. Ivanenko , G. A. Sardanishvili Gravitáció. - M., LKI, 2012 - ISBN 978-5-382-01360-2  - p. 62
  41. Galtsov D.V. , Grats Yu.V. , Petukhov V.I. Gravitációs hullámok sugárzása elektrodinamikus rendszerekkel. - M., MGU, 1984. - 128 p.
  42. Gorelik V. S., Gladyshev V. O., Kauts V. L. A nagyfrekvenciás gravitációs hullámok létrehozásáról és kimutatásáról dielektromos közegben optikai sugárzás hatására Archív másolat 2019. május 30-án a Wayback Machine -nél // Short Communications on Physics of the Physics Intézze őket. P. N. Lebegyev, az Orosz Tudományos Akadémia .2018. T. 45. No. 2. S. 10-21.
  43. Zöld, 2021 , Időtartam és törékenység.
  44. Pais A. Albert Einstein tudományos tevékenysége és élete / Per. angolból / Szerk. akad. A. A. Logunova . - M . : Nauka, 1989. - S.  269 . — ISBN 5-02-014028-7 .
  45. Lorentz HA megfontolások a gravitációról  (eng.)  = Decisionations de la pesanteur // Proc Kovninkl akad.. - Amsterdam, 1900. - április 25. ( 6. köt. ). — 603. o . - doi : 10.1007/978-94-015-3445-1_6 .
  46. P. S. Laplace A világ rendszerének bemutatása = Le Systeme du Monde. - L .: Nauka, 1982. - S. 197.
  47. Poincare A. Az elektron dinamikájáról. 1905 // Henri Poincare munkáihoz „AZ ELEKTRON DINAMIKÁJÁRÓL” = Sur la dynamique de l'électron / akad. Logunova A. A. . - IYaI AN SSSR, 1984. - S. 18, 93.
  48. Einstein A. . A gravitációs tér egyenleteinek közelítő integrációja = Näherungsweise Integration der Feldgleichungen der Gravitation : 1916 : [ford. vele  . ] : [ arch. 2016. február 26. ] // Tudományos közlemények gyűjteménye. - M .  : Nauka, 1965. - T. 1. - S. 514-523.
  49. Einstein A. . A gravitációs hullámokról = Über Gravitationswellen: 1918: [ford. vele  . ] : [ arch. 2016. február 26. ] // Tudományos közlemények gyűjteménye. - M.  : Nauka, 1965. - T. 1. - S. 631-646.
  50. Thorne, Kip S. A gravitációs sugárzás többpólusú expanziói  //  Reviews of Modern Physics. - 1980. - április 1. ( 52. kötet , 2. szám ). — 318. o . — ISSN 0034-6861 . - doi : 10.1103/RevModPhys.52.299 .
  51. Eddington A.S. Relativitáselmélet = The Mathematical Theory of Relativity. - L .: Állam. tech.-elmélet. kiadó, 1934. - S. 236.
  52. Korjagin Vlagyimir. Hátul bekapcsolva . Lenta.ru (2016. február 16.). Letöltve: 2016. február 26. Az eredetiből archiválva : 2016. február 25..
  53. Kennefick Daniel. Utazás a gondolat sebességével : Einstein és a gravitációs hullámok keresése  . - Princeton University Press, 2007. - 83. o.
  54. Einstein A. Levél JT  Tate -nek . 1936. július 27
  55. Einstein A. . On Gravitational Waves (N. Rosennel együtt) = On Gravitational Waves. (N. Rosennel): 1937: [ford. angolból  . ] // Tudományos közlemények gyűjteménye. - M .  : Nauka, 1965. - T. 2. - S. 438-449.
  56. Feynman R.F. , Morinigo F.B. , Wagner W.G. Feynman Lectures on Gravitation = Feynman Lectures on Gravitation / Transl. angolról. Zakharova A. F .. - M . : "Janus-K", 2000. - S. 36. - ISBN 5-8037-0049-5 .
  57. Bondi Hermann. Síkgravitációs hullámok az általános relativitáselméletben   // Természet . — Vol. 179 . - P. 1072-1073 . - doi : 10.1038/1791072a0 .
  58. Gertsenshtein M. E. , Pustovoit V. I. Az alacsony frekvenciájú gravitációs hullámok észlelésének kérdéséről  // ZhETF. - 1962. - T. 43 , sz. 2 . - S. 605-607 .
  59. Gertsenshtein ME , Pustovoit VI Az alacsony frekvenciájú gravitációs hullámok észleléséről  // Soviet Physics JETP. - 1963. - T. 16 , sz. 2 . - S. 433-435 .
  60. Peters, P. Gravitációs sugárzás és kétpontos tömegek mozgása  // Fizikai áttekintés  : folyóirat  . - 1964. - 1. évf. 136. sz . 4b . - P. 1224-1232 . - doi : 10.1103/PhysRev.136.B1224 . - .
  61. J. Weber. Bizonyítékok a gravitációs sugárzás felfedezéséhez  // Phys. Fordulat. Lett.. - 1969. - július ( 22. évf. , 24. szám ). - S. 1320-1324 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.22.1320 .
  62. J. Weber. Anizotrópia és polarizáció a gravitációs-sugárzási kísérletekben  // Phys. Fordulat. Lett.. - 1970. - július ( 25. évf. , 3. szám ). - S. 180-184 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.25.180 .
  63. K. M. Will. Kettős pulzár, gravitációs hullámok és a Nobel-díj  // Uspekhi Fizicheskikh Nauk . - Orosz Tudományos Akadémia , 1994. - T. 164 , no. 7 . - S. 765-773 . - doi : 10.3367/UFNr.0164.199407f.0765 .
  64. RN Manchester. Pulzárok és gravitáció // International Journal of Modern Physics D. - 2015. - március ( 24. köt. ). - doi : 10.1142/S0218271815300189 . - arXiv : arXiv:1502.05474 .
  65. S.M. Kopeikin , Edward Fomalont. A gravitációs sebesség alapvető határa és mérése  // Föld és Univerzum. - 2004. - T. 3 .
  66. Fomalont, Edward; Kopeikin, Szergej. A Jupiterről való fényeltérülés mérése: Kísérleti eredmények  //  The Astrophysical Journal  : folyóirat. - IOP Publishing , 2003. - Vol. 598 . - P. 704-711 . - doi : 10.1086/378785 . - Iránykód . - arXiv : astro-ph/0302294 .
  67. Andrew Robinson . Einstein: A relativitáselmélet száz éve . - Palazzo Editions, 2005. - P. 111. - ISBN 0-9545103-4-8 .
  68. Will CM Az általános relativitáselmélet és a kísérlet szembeállítása  //  Living Reviews in Relativity. - 2014. - Kt. 17 , sz. 4 . - doi : 10.12942/lrr-2014-4 . — Iránykód . - arXiv : 1403.7377 . Az eredetiből archiválva : 2015. március 19.
  69. Kramer, M. és Stairs, IH és Manchester, RN és McLaughlin, MA és Lyne, AG és Ferdman, RD és Burgay, M. és Lorimer, DR és Possenti, A. és D'Amico, N. és Sarkissian, JM és Hobbs, GB és Reynolds, JE és Freire, PCC és Camilo, F. Az általános relativitáselmélet tesztjei a Double Pulsar időzítéséből   // Tudomány . - 2006. - március ( 314. évf. , 5796. szám ). - 97-102 . o . - doi : 10.1126/tudomány.1132305 . - arXiv : arXiv:astro-ph/0609417 .
  70. 1 2 Igor Ivanov. A BICEP2 kísérlet megerősíti a kozmikus inflációs elmélet legfontosabb előrejelzését . Elementy.ru (2014. március 22.). Letöltve: 2020. december 8. Az eredetiből archiválva : 2019. június 1.
  71. Ade, PAR és Aikin, RW és Barkats, D. és Benton, SJ és Bischoff, CA és Bock, JJ és Brevik, JA és Buder, I. és Bullock, E. és Dowell, CD és Duband, L. és Filippini , JP és Fliescher, S. és Golwala, SR és Halpern, M. és Hasselfield, M. és Hildebrandt, SR és Hilton, GC és Hristov, VV és Irwin, KD és Karkare, KS és Kaufman, JP és Keating, BG és Kernasovskiy, SA és Kovac, JM és Kuo, CL és Leitch, EM és Lueker, M. és Mason, P. és Netterfield, CB és Nguyen, HT és O'Brient, R. és Ogburn, RW és Orlando, A. és Pryke, C. és Reintsema, CD és Richter, S. és Schwarz, R. és Sheehy, CD és Staniszewski, ZK és Sudiwala, RV és Teply, GP és Tolan, JE és Turner, AD és Vieregg, AG és Wong, CL és Yoon, KW Detection of B -Mode Polarization at Degree Angular Scales by BICEP2  // Phys. Fordulat. Lett.. - 2014. - június ( 112. évf. , 24. szám ). - doi : 10.1103/PhysRevLett.112.241101 .

Irodalom

  • Landau L. D. , Lifshits E. M. Field theory. - 7. kiadás, átdolgozott. — M .: Nauka , 1988. — 512 p. - (" Elméleti fizika ", II. kötet). — ISBN 5-02-014420-7 .  — XIII
  • Mizner C. , Thorn K. , Wheeler J. VIII. rész. Gravitációs hullámok // Gravitáció / szerk.: V. B. Braginsky , I. D. Novikov ; per. angolról. A. G. Polnarev. - M .: Mir , 1977. - T. 3. - S. 161-283.
  • Rhys M., Ruffini R., Wheeler J. Fekete lyukak, gravitációs hullámok és kozmológia. M.: Mir, 1977
  • Galtsov DV, Grats Yu. V., Petukhov VI Gravitációs hullámok sugárzása elektrodinamikus rendszerekkel. - M . : A Moszkvai Egyetem Kiadója, 1984.
  • Bichak I., Rudenko VN Gravitációs hullámok az általános relativitáselméletben és észlelésük problémája. M.: Moszkvai Állami Egyetem Kiadója, 1987
  • Rudenko VN Gravitációs hullámok keresése. Fryazino: Század 2, 2007
  • Lipunov V. M. A kettős csillagok világában. M.: Nauka , 1986.
  • Lipunov V. M. Minden neutroncsillag. Moszkva: Oktatás, 1989.
  • Lipunov V. M. Mesterséges Univerzum // Soros Oktatási Folyóirat . 1998. No. 6. S. 82-89.
  • Lipunov V. M. Az asztrofizika katonai titka // Soros Educational Journal . No. 5. S. 83-89.
  • Cherepaschuk A. M. Fekete lyukak kettős csillagrendszerekben // Soros Educational Journal . 1997. No. 3. S. 87-93.
  • Cherepashchuk A. M. A gravitációs hullámok felfedezése az univerzumban  // A tudomány védelmében. - 17. sz .
  • Shakura NI Neutroncsillagok és fekete lyukak kettős csillagrendszerekben. Moszkva: Tudás, 1976.
  • Shklovsky I.S. Csillagok, születésük, életük és haláluk. Moszkva: Nauka, 1984.
  • Vladimirov Yu. S. A gravitáció klasszikus elmélete. M.: Könyvesház "LIBROKOM", 2014.
  • Konyushaya Yu. P. Szovjet tudósok felfedezései. - M . : Moszkovszkij munkás, 1979. - 688 p. — 50.000 példány.
  • Jorge L. Cervantes-Cota, Salvador Galindo-Uribarri, George F. Smoot . A gravitációs  hullámok rövid története  // Univerzum . - 2016. - Kt. 2 . — 22. o . - doi : 10.3390/univerzum2030022 . - arXiv : 1609.09400 .
  • Lawrence Krauss . Miért létezünk. A valaha elmondott legnagyobb történet = Krauss. A valaha elmondott legnagyobb történet – Eddig: Miért vagyunk itt?. — M. : Alpina Non-fiction, 2018. — 420 p. - ISBN 978-5-91671-948-2 .
  • Brian Green. Az idők végezetéig. Tudat, anyag és jelentéskeresés egy változó univerzumban = Brian Greene. Az idők végezetéig: Az elme, az anyag és az értelem keresése egy fejlődő univerzumban.. - M. : Alpina non-fiction, 2021. - 548 p. - ISBN 978-5-00139-343-6 . .

Linkek