Fysikverdenen har været i en svimmelhed i de sidste par uger, da tweets og rygter antyder, at videnskabsmænd muligvis har fundet længe efterspurgte krusninger i rummet kaldet gravitationsbølger. Selvom noget af dette er spekulation, er der nogle beviser, der antyder, at forskere ved Laserinterferometer Gravitations-Wave Observatory (LIGO) muligvis er kommet over det første direkte bevis for disse bølger, siden Albert Einstein foreslog deres eksistens for et århundrede siden i hans generelle teori af relativitet.
Relateret indhold
- Gravitationsbølger strejker to gange
- Efter et århundrede med søgning opdagede vi endelig tyngdekraftsbølger
- Syv enkle måder, vi ved Einstein var rigtigt (for nu)
- Apollo-æra-data hjælper videnskabsfolk med at kigge efter gravitationsbølger
Her er fem ting at vide om gravitationsbølger, som skal forberedes til den kommende meddelelse.
Hvad er de?
Hvis du tænker på universet som et stort hav, er gravitationsbølger som krusninger, der forårsages, når et objekt falder på dets overflade. I henhold til Einsteins teori, ændringer i accelerationen af massive genstande i rummet, som neutronstjerner og sorte huller, starter disse udstrålende krusninger gennem stoffet i rumtid - med de mest dramatiske effekter fra kollisioner, skriver Joshua Sokol for New Scientist .
Hvorfor er de så store ting?
Gravitationsbølger understøtter ikke kun relativitet, de kan også hjælpe forskere med at studere mange mystiske fænomener i kosmos. Astronomer scanner lige nu himlen ved hjælp af det elektromagnetiske spektrum, der afslører forskellige typer objekter afhængigt af bølgelængden. Gravitationsbølger ville være "den mest direkte måde at studere den store del af universet, der er mørkt, " fortæller LISA Pathfinder-videnskabsmand Bill Weber til Gizmodo . Bølgerne passerer skønt ellers svære at placere kroppe, hvilket giver et glimt af de mystiske former, der ville være beslægtet med at se dem i en helt ny bølgelængde.
Selvom undvigelser er disse krusninger også centrale for mange teorier om universets tidligste begyndelse. Beregninger viser, at universet gennemgik en periode med hurtig ekspansion i sekunder efter Big Bang. Tyngdekraftsbølger skabt i denne hurtige inflationsperiode ville have snoet sig gennem den kosmiske mikrobølgebakgrund, den tidligste stråling, der gennemsyrer universet. Krusningerne efterlod et mærke som et fingeraftryk, der kunne spores helt til begyndelsen af eksistensen. LIGO er designet til at registrere nyere bølger, kosmisk set, men bare at bevise, at de findes, ville være et stort skridt.
Hvordan ser forskere efter dem?
De fleste gravitationsbølgedetektorer fungerer ved at forsøge at få øjeblikkeændringer i afstanden mellem objekter adskilt med en kendt mængde, rapporterer Maddie Stone for Gizmodo. Ideen er, at en bølge, der passerer gennem Jorden, ville rynke rumtid på en måde, der ændrer denne afstand.
Der er flere igangværende eksperimenter baseret over hele verden, der hver tester forskellige teknikker. LIGO har for eksempel to detektorer, der ligger næsten 2.000 miles fra hinanden, og den samler data fra 75 observatorier rundt om i verden for at detektere og triangulere mulige signaler fra tyngdekraftsbølger, der passerer Jorden. Andre forskere har foreslået at bruge meget følsomme atomur til at detektere tidsmæssige forvrængninger, og Det Europæiske Rumorganisation har for nylig lanceret en satellit, der skal teste teknologi, der kan hjælpe forskere med at udtænke nye måder til at måle svage udsving i rummet.
Hvorfor er de så svære at opdage?
Når du slipper en sten ned i en krop af vand, bliver krusningerne mindre, jo længere de bevæger sig fra episentret. Gravitationsbølger følger det samme grundlæggende princip. Rummet er enormt, og videnskabsmænd mener, at mange af kilderne til gravitationsbølger er kroppe, der svæver på universets kanter, hvilket betyder, at alle signaler, der når Jorden, ville være ekstremt svage og svære at isolere. De fleste observatorier, der søger efter tyngdekraftsbølger, skal kæmpe for minimale forvrængninger i rummet-rummet - LIGO-detektorerne, for eksempel, kan måle skift så små som en ti tusindedel af diameteren af en proton, skriver Sokol.
Vent, hvorfor lyder dette velkendt?
Dette er ikke første gang, forskere annoncerer opdagelsen af tyngdekraftsbølger. I 2014 sagde astronomer, der arbejdede med BICEP2-observatoriet nær Sydpolen, at de havde fundet bevis for gravitationsbølger fra universets morgen. Men det viste sig at være en falsk alarm forårsaget af kosmisk støv. LIGO har også haft sine egne falske positiver i fortiden. I 2010, før observatoriet blev opgraderet til dets nuværende følsomhed, opdagede forskere, hvad de troede kunne være bevis for en gravitationsbølge, men indså senere, at det bare var et signal, deres egne forskere gjorde for at teste, om de kunne fortælle forskellen mellem et falskt signal og den rigtige ting.
Selvom vi ikke med sikkerhed vil vide, hvad der skete ved LIGO før torsdag, er der bevis i observatoriets offentlige logfiler, der antyder, at de virkelig kunne være på noget denne gang. Siden det nuværende eksperiment begyndte i september sidste år, viser logfiler, at LIGO-forskere har fulgt op på mindst tre leads i forskellige dele af himlen, rapporterer Sokol. Det kunne være endnu en falsk alarm, men indtil videre venter fysikere, astronomer og rumentusiaster med stigende spænding.
