Gravitationswellen: Was bedeutet ihre Entdeckung für Wissenschaft und Menschheit
Neue Fenster zum Universum
LIGO reagiert besonders empfindlich auf Gravitationswellen, die von gewalttätigen kosmische Ereignisse, wie z. B. zwei massive Objekte kollidieren oder ein Stern explodiert kommen. Die Sternwarte hat das Potenzial, diese Objekte oder Ereignisse bevor lichtbasierten Teleskope können dies tun, und in einigen Fällen Gravitations-Welle Beobachtungen könnte der einzige Weg zu finden, um solche Ereignisse zu studieren zu finden.
Beispielsweise in der gestrigen Ankündigung berichteten Wissenschaftler, dass LIGO zweier Schwarzer Löcher umeinander drehen und verschmelzen in einer endgültigen, energetische Kollision erkannt hatte. Wie der Name schon sagt, Strahlen nicht schwarze Löcher Licht, was, dass sie für Teleskope unsichtbar sind bedeutet, zu sammeln und elektromagnetischen Strahlung zu studieren. Einige schwarze Löcher sind mit Licht-Teleskopen sichtbar, weil Material in ihrer unmittelbaren Umgebung strahlt, aber Wissenschaftler haben Beispiele für verschmelzen schwarze Löcher mit strahlenden Material um sie herum gesehen.
Darüber hinaus entdeckt die schwarzen Löcher von LIGO 29 und 36 Mal die Masse der Sonne liegen. Aber Reitze gesagt, dass wie LIGO Empfindlichkeit weiter zu verbessern, das Instrument könnte empfindlich auf schwarze Löcher, 100, 200 oder gar 500 Mal die Masse der Sonne, die weiter von der Erde entfernt sind. "Es könnte ein wirklich schöne Entdeckung-Raum, der sich öffnet, sobald man draußen," sagte er.
Wissenschaftler wissen bereits, dass den Himmel in verschiedenen Wellenlängen des Lichts zu studieren neue Daten über den Kosmos offenbaren kann. Seit vielen Jahrhunderten konnten Astronomen nur mit optischen Licht arbeiten. Aber relativ kürzlich Forscher baute Instrumente erlauben, das Universum mit Röntgenstrahlen, Radiowellen, ultravioletten Wellen und Gamma-Strahlen zu studieren. Jedes Mal haben Wissenschaftler eine neue Sicht des Universums.
Auf die gleiche Weise haben Gravitationswellen das Potenzial, zeigen Wissenschaftler völlig neue Features von kosmischen Objekten, sagte LIGO-Team-Mitglieder. [Studie von Gravitationswellen konnten viele Geheimnisse (Video) entwirren]
"Wenn wir jemals das Glück haben, eine Supernova in unserer eigenen Galaxie haben, oder vielleicht wir in einer nahe gelegenen Galaxie, in der Lage werden, Blick auf die tatsächliche Dynamik der Vorgänge im Inneren der Supernova," sagte LIGO Mitbegründer Rainer Weiss MIT, sprach bei der Ankündigung-Zeremonie. Während Licht durch Staub und Gas, oft blockiert wird "Gravitationswellen Recht kommen [der Supernova], kühn ungehindert" Weiss sagte. "Infolgedessen finden Sie wirklich, was in diesen Dingen vor sich geht."
Andere exotische Objekte Wissenschaftler hoffen, mit Gravitationswellen zu studieren sind Neutronensterne, die irrsinnig Dichte, ausgebrannten stellare Leichen sind: ein Teelöffel Neutronenstern Material würde auf der Erde etwa 1 Milliarde Tonnen wiegen. Wissenschaftler sind nicht sicher, was passiert mit regelmäßigen Angelegenheit unter solch extremen Bedingungen, aber Gravitationswellen könnte extrem hilfreiche Hinweise, da diese Wellen Informationen über das Innere des Neutronensterns bis hin zur Erde tragen sollten, LIGO Wissenschaftler sagte.
LIGO hat auch ein System eingerichtet, um Licht-Teleskopen zu warnen, wenn der Detektor scheint eine Gravitationswelle entdeckt haben. Einige astronomische Ereignisse, die LIGO, z. B. zusammenstoßenden Neutronensternen studieren wird, kann Licht in allen Wellenlängen von Gammastrahlen Radiowellen erzeugen. Mit LIGO sagte Warnsystem im Ort, es möglich, die Wissenschaftler beobachten konnte, einige astronomische Ereignisse oder Objekte in verschiedenen Wellenlängen von Licht plus Gravitationswellen, die ein "sehr vollständiges Bild" dieser Ereignisse bieten würde, Reitze.
"Wenn das passiert, das werden, ich denke, das nächste große Ding in diesem Bereich," sagte er.
Relativitätstheorie
Gravitationswellen wurden zuerst von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie vorausgesagt die 1916 veröffentlicht wurde. Diese berühmte Theorie hat Stand auf, um alle Arten von physischen Tests, aber es gibt einige Aspekte, die Wissenschaftler in der Lage, in der realen Welt zu studieren gewesen, weil sie sehr extreme Umstände erfordern. Die extreme Krümmung der Raumzeit ist ein Beispiel dafür.
"Bis jetzt haben wir nur verzerrten Raumzeit gesehen, wenn es sehr ruhig ist-als ob wir die Oberfläche des Ozeans nur an einem sehr ruhigen Tag, gesehen hatte, wenn es ganz glasig ist," Kip Thorne Caltech, ein weiteres Gründungsmitglied des LIGO und Experte für verzerrten Raumzeit, sagte bei der gestrigen Preisverleihung. "Wir hatten nie das Meer aufgewühlt in einem Sturm mit brechenden Wellen gesehen. All das änderte am 14. September. Kollidierende schwarze Löcher, die diese Gravitationswellen erzeugt erstellt einen heftigen Sturm im Gefüge von Raum und Zeit." [Die Geschichte & Structure of the Universe (Infografik)]
"Diese Beobachtung testet dieses Regime sehr schön, sehr stark" Thorne fortgesetzt. "Und Einstein kommt mit strahlenden Erfolg."
Aber die Studie der allgemeinen Relativitätstheorie über Gravitationswellen ist noch lange nicht vorbei. Noch Fragen über das Wesen der das Graviton, geglaubt, das Teilchen, um die Schwerkraft zu tragen (so wie das Photon das Teilchen, das die elektromagnetische Kraft trägt ist). Und Wissenschaftler haben viele Fragen über die innere Funktionsweise von schwarzen Löchern, die Gravitationswellen helfen kann zu beleuchten (sozusagen). Aber all das, sagte der Wissenschaftler wird enthüllt werden langsam, im Laufe von vielen Jahren, wie LIGO und verwandte Instrumente mehr Daten auf weitere Veranstaltungen zu sammeln.
Ein Vermächtnis für die Zukunft
Mit Blick auf die nächsten drei Jahre, sagte Reitze, die Zusammenarbeit auf die Erhöhung der LIGO Empfindlichkeit zu seinem vollen Potential ausgerichtet ist. Damit wird das Observatorium – bestehend aus zwei großen Detektoren, ein in Louisiana und die andere im US-Bundesstaat Washington — empfindlicher auf Gravitationswellen. Aber Wissenschaftler wissen nicht, wie viele Ereignisse LIGO sehen werden, weil sie nicht wissen, wie oft viele dieser Ereignisse im Universum auftreten.
LIGO erkannt der binären Schwarzen Loches Fusion, noch bevor das Instrument seine erste offizielle Beobachtung-Kampagne nach der letzten Aktualisierung begann, aber es möglich ist, dass dies ein Glücksfall war. Um der Gravitation Astronomie-Zug ins Rollen zu bekommen, benötigt LIGO einfach mehr Daten.
Frage zu kommentieren, LIGO Auswirkungen auf die Welt jenseits der wissenschaftlichen Gemeinschaft und Wissenschaftsfragen wie Schwerkraft-Welle des täglichen Lebens, beeinflussen könnten Reitze sagte einfach, "Wer weiß?"
"Wenn Einstein vorhergesagt allgemeine Relativitätstheorie, die vorausgesagt hätten, dass wir es jeden Tag benutzen würde, wenn wir unsere Handys benutzen?", sagte er. (Allgemeine Relativitätstheorie vermittelt ein Verständnis, wie Schwerkraft Einflüsse, die im Laufe der Zeit, und diese Informationen für GPS-Technologie, benötigen die Satelliten verwendet, die umkreisen weiter Weg von der Schwerkraft der Erde als Menschen auf der Oberfläche ziehen).
LIGO "das empfindlichste Gerät jemals gebaut wurde,", sagte Reitze und die technologischen Fortschritte, die gemacht wurden beim Bau der Sternwarte in Technologien, die auf Art und Weise verwendet werden, die Menschen noch nicht vorhersehen können einfließen können.
Thorne sagte, dass er den größeren Beitrag der LIGO etwas anders sieht.
"Wir blicken zurück auf die Epoche der Renaissance, als wir uns Fragen," was gaben die Menschen der damaligen Zeit uns wichtig für uns heute?" Ich denke, wir sind uns alle einig, dass es ist große Kunst, großartige Architektur, tolle Musik,"sagte er.
"Auch wenn unsere Nachfahren auf diese Zeit zurückblicken und sie sich Fragen,"was großes kam zu uns? "... "Ich glaube, es wird ein Verständnis für die grundlegenden Gesetze des Universums und ein Verständnis dessen, was diese Gesetze im Universum und eine Erkundung des Universums zu tun," hinzugefügt Thorne. "LIGO ist ein großer Teil davon. Der Rest der Astronomie ist ein großer Teil davon. Und ich denke, dass kulturelle Geschenk an unsere zukünftigen Generationen wirklich viel größer als jede Art von technologischen Spin-off als die ultimative Entwicklung der Technik jeglicher Art. "Ich denke, wir sollten stolz auf was wir unsere Nachfahren kulturell geben."
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