In historischen ersten, Einsteins Gravitationswellen direkt erkannt

WASHINGTON-Gravitationswellen, die kosmischen Wellen, die Raumzeit selbst, verzerren direkt zum ersten Mal entdeckt wurden.

In einer mit Spannung erwarteten Ankündigung heute (11. Februar), verbunden mit dem Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory(LIGO) berichteten Forscher den Nachweis von Gravitationswellen. Das Signal von LIGO abgeholt kam aus der Kollision zweier Schwarzer Löcher und wurde am 14. September 2015 LIGO Twin-Detektoren in Livingston, Louisiana und Hanford, Washington, sagten Wissenschaftler erkannt.

Dieser kosmische Absturz gesendet Gravitationswellen streaming nach außen an die Lichtgeschwindigkeit, verursacht Wellen im Gefüge von Raum und Zeit, ähnlich wie ein abgelegter Stein noch Teich stört. Forscher, sagte die Kollision aufgetreten ist bzw. 1,3 Milliarden Jahren zwischen schwarzen Löchern, die etwa 29 und 36 mal massereicher als die Sonne. Während des Absturzes wurde etwa drei Mal die Masse der Sonne in Gravitationswellen umgewandelt, in weniger als einer Sekunde, generieren eine Spitzenleistung von etwa 50-Mal, die das gesamte sichtbare Universum sie hinzugefügt. [Röntgenologisch LIGO Gravitationswellen: vollständige Abdeckung]

"Unsere Beobachtung von Gravitationswellen vollbringt ein ehrgeiziges Ziel dieses schwer fassbare Phänomen direkt zu erkennen und besser zu verstehen, das Universum und passenderweise Einsteins Vermächtnis zum 100. Jubiläum dieser allgemeine Theorie der Relativität, vor mehr als fünf Jahrzehnten wollten", sagte LIGO Labor executive Director David Reitze, des California Institute of Technology in Pasadena, in einer Erklärung.

Die Erkennung ist ein Meilenstein Moment in Astronomie und Astrophysik. Im Gegensatz zu Lichtwellen Gravitationswellen nicht verzerrt oder durch Wechselwirkungen mit Materie verändert, weil sie durch den Raum Rennen; Sie tragen daher "reinen" Informationen über die Objekte und Ereignisse, die sie, nach Ansicht der Forscher LIGO erstellt.

"Mit dieser völlig neuen Art astrophysikalische Objekte und Phänomene zu untersuchen, Gravitationswellen wirklich öffnet sich ein neues Fenster auf das Universum, die Astronomen und andere Wissenschaftler mit ihren ersten Einblicke in bisher ungesehene und Klangkunst Wunder und erheblich zum Verständnis der Natur von Raum und Zeit selbst hinzufügen" LIGO Teammitglieder schrieb in einem Online-Beschreibung des Projekts.

Gravitationswellen wurden zuerst von Albert Einstein in seinem berühmten 1916 Papier auf allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagt. Einer der zentralen und seltsamsten, Grundsätze der allgemeinen Relativitätstheorie ist, dass Raum und Zeit nicht getrennte Dinge sind, sondern eher in einem einzigen Gewebe miteinander verbunden sind: Raum und Zeit. Massive Objekte wie Sterne, Strecken und Kurven dieser Stoff, ähnlich wie wie eine Bowlingkugel eine Gummiplatte verzerrt. Diese Dips dazu führen, dass Objekte wie Planeten und gleichmäßiges Licht, einen gekrümmten Pfad um den massiveren Körper zu nehmen.

Gravitationswellen beeinflussen diesen Stoff als auch ripplelike Verzerrungen verursachen. Frühere Studien haben bestätigt die Existenz von Gravitationswellen – die entstehen durch die Beschleunigung (oder Verzögerung) massive Objekte — durch indirekte Methoden, aber die LIGO finden ist der erste direkte Nachweis dieses rätselhafte Phänomen.

"Die Beschreibung dieser Beobachtung ist schön in der Einstein-Theorie der allgemeinen Relativitätstheorie formuliert vor 100 Jahren beschrieben und umfasst den ersten Test der Theorie in starke Gravitation" sagte LIGO-Team-Mitglied Rainer Weiss, vom Massachusetts Institute of Technology (MIT), in einer Erklärung. "Es hätte wunderbar zu Einsteins Gesicht sehen wir in der Lage, ihm zu sagen gewesen."

LIGO können nur vor Ort relativ starke Gravitationswellen, die von dramatischen Ereignissen, wie z. B. zwei schwarze Löcher, wirbeln umeinander und dann kollidieren, oder einer Fusion von superdichten stellare Leichen genannt Neutronensterne entstehen. Der Detektor finden auch Gravitationswellen erzeugt durch einen explodierenden Stern bekannt als Supernova, LIGO-Team-Mitglieder haben gesagt.

Spotting diese Raum-Zeit-Wellen ist eine ernsthafte Herausforderung. Während eine Gravitationswelle Erde durchläuft, es squishes Raum in eine Richtung und dehnt ihn eine andere Richtung. LIGO sucht diese Krümmung der Raumzeit mit zwei "L"-förmige Detektoren; eine befindet sich in Livingston, Louisiana, und der andere befindet sich in Hanford, Washington.

Jeder Arm jedes Melders ist 2,48 Meilen (4 Kilometer) lang. Nahe der Stelle, wo die beiden Teile treffen, ist ein Puls von Laserlicht jeder Arm gleichzeitig veröffentlicht. Die Impulse fahren Sie einen Arm, ein Spiegel am hinteren Ende abprallen und kommen wieder nahe des Startpunktes, den Kern des "l".

Wenn eine Gravitationswelle vergeht, wird es einen Arm des Detektors zu komprimieren und Strecken der anderen. Dadurch wird der Lichtstrahl reisen hinunter den gestreckten Arm dauert etwas länger um wieder zum Ausgangspunkt als wird den Lichtstrahl Reisen den Arm, der komprimiert wurden. (Wenn das gleiche Signal von beiden Detektoren entdeckt wird, können Forscher sicher sein, dass das Signal ist Real und nicht das Ergebnis der Umweltbedingungen in einem der beiden Standorte. Aufnahme des Signals an zwei verschiedenen Standorten kann auch Wissenschaftler, die Gravitationswelle Quelle am Himmel durch Triangulation zu finden.)

Diese Logik scheint einfach genug, aber die Änderung in der Länge der einzelnen Bügel ist viel kleiner als die Breite eines Atomkerns. Wenn die LIGO-Detektor ganz von der Sonne bis zum übernächsten Stern überspannt — Proxima Centauri befindet sich 24,94 Billionen Meilen (40,14 Billionen km) entfernt – eine Gravitationswelle würde den Detektor zu reduzieren, indem nur die Breite eines menschlichen Haares, sagte ein Wissenschaftler der LIGO.

Dies ist nicht das erste Mal, die Gravitationswellen in den Nachrichten gewesen. Im Jahr 2014 kündigte Forscher mit Hilfe des BICEP2 in der Antarktis sie Signaturen von Gravitationswellen in der Mikrowelle Licht übrig vom Urknall (bekannt als der kosmische Mikrowellenhintergrund) erkannt hatte. Aber das Ergebnis auseinander, fiel wenn Beobachtungen von Europas Planck Weltraumobservatorium zeigte, dass die angeblichen Signaturen Probablynothing aber Platz Staub waren.

Die LIGO Team Anspruch der direkte Nachweis der Gravitations-Welle wird sehr wahrscheinlich intensiven Kontrolle unterzogen, bevor die wissenschaftliche Gemeinschaft das Ergebnis als Klang akzeptiert. Es gibt keine andere Experimente, die die gleiche Art von Gravitationswellen zu messen, dass LIGO empfindlich auf, so gibt es derzeit keine Möglichkeit direkt vergleichen die Ergebnisse mit einem anderen Experiment.

Die Forschung wird in einer kommenden Ausgabe von Physical Review Letters veröffentlicht.

LIGO wird von Wissenschaftlern am California Institute of Technology und MIT betrieben, und es wird von der US National Science Foundation gefördert. Die LIGO wissenschaftliche Zusammenarbeit hat mehr als 1.000 Mitglieder aus 83 Einrichtungen in 15 Ländern.

Calla Cofield folgen @callacofield . Folgen Sie uns @Spacedotcom , Facebook und Google + .