Verzerrten Raumzeit um schwarze Löcher visualisiert

Zum ersten Mal haben Physiker Einblicke in was ein Forscher das "stürmische Verhalten" von Raum und Zeit während einer solchen Fusion nennt visualisiert was geht bei der Kollision zweier Schwarzer Löcher.

Die Ergebnisse könnten Forscher interpretieren Schwerkraft Signale aus dem Weltraum, die kosmische Ereignisse zu rekonstruieren, die sie, erstellt, sagte Studie Forscher Kip Thorne, ein theoretischer Physiker am California Institute of Technology helfen. Das Studium eröffnet auch eine neue Möglichkeit, schwarze Löcher, Gravitation und Kosmologie zu verstehen.

"Es ist als ob wir nur die Oberfläche des Ozeans an einem ruhigen Tag gesehen hatte", sagte Thorne LiveScience. "Wir hatten noch nie gesehen, das Meer in einen Sturm, hatten wir noch nie gesehen, eine brechende Welle, hatten wir noch nie gesehen, Wasserspeier... "Wir haben nie verstanden wie verzogene Raum und Zeit in einen Sturm zu Verhalten."

Hier ist, wie schwarze Löcher und Raumzeit verbunden sind: die Theorie der allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein im Jahr 1915, vorgeschlagene beschreibt wie Schwerkraft sehr massive, große Dinge wie schwarze Löcher und das Universum selbst beeinflusst. Dieser Theorie zufolge verzerrt Schwerkraft eigentlich den Stoff der Raumzeit derart, dass massereiche Objekte des Universums (ich glaube ein Sumo-Ringer auf einer weichen Matte) biegen, so dass Objekte nicht umhin, ihnen gegenüber fallen. Selbst die Zeit kann gebogen werden, durch die Schwerkraft, die Theorie.

Vortex und tendex

Das heißt, hatten Forscher einen guten Griff auf die Kräfte, die durch eine leise Spinnerei erstellt schwarzes Loch. Sie waren auch in der Lage, die Ergebnisse des Schwarzen Lochs Kollisionen zu sehen, welche Art von Gravitationswellen die Kollisionen erstellen zu simulieren. "Was wir nicht tun konnten nach unten gehen und schauen Sie sich die Fusion selbst", sagte Thorne. [Sehen Sie ein Video des Schwarzen Lochs Kollisionen]

Um ein schwarzes Loch-Fusion zu visualisieren, nutzten die Forscher zwei Konzepte, eine alte und eine neue: Wirbel und Tendex Linien. Diese Linien sind das Äquivalent der Linien gezeichnet, um Magnetfelder, darstellen, sagte Studienautor Robert Owen, Postdoc in der Astronomie an der Cornell University.

Vortex Linien stellen eine Verdrehung Kraft in der Raumzeit. Würde man in einen Strudel Linie fallen, würde Ihr Körper wie einem feuchten Geschirrtuch ausgewrungen werden, sagte Owen. Tendex Linien, die ein neues Konzept, darstellen eine Dehnung oder Quetschkraft. [Visualisierung der Wirbel Linien]

"Tendex ist eigentlich ein Wort, das wir hatten, weil es nicht, bevor diese existierte zu erfinden", sagte Owen.

Verwendung von Supercomputern, die Forscher erstellt Simulationen der Vortex und Tendex Linien, die entstehen würden, wenn schwarze Löcher miteinander verschmelzen. Die Muster unterscheiden sich je nachdem, wie die Fusion passiert, sagte Thorne. Zum Beispiel wirft ein Frontalzusammenstoß zweier Schwarzer Löcher Donut-förmige Wirbel aus der Fusion. Eine sehr unterschiedliche Anordnung erstellen zweier Schwarzer Löcher spiralförmig ineinander.

"Dies ist, wo wir sehen Wirbel ragte aus der zusammengeführten schwarzes Loch, das um das zusammengeführte schwarze Loch wie Spiralarme der Galaxie oder wie Wasser aus einem Drehkopf Sprinkler sprühen swing" Thorne sagte.

In einer anderen Simulation der Spinnerei schwarze Löcher in einander umkreisen verbreitet die Wirbel ineinander, Thorne, sagte.

Rückverfolgung der Quelle

Die Forscher arbeiten an drei Follow-up-Studien, die Details der beteiligten Dynamik zu erkunden, sagte Owen. Er sagte das Forscherteam erwartet, dass Tendexes und Wirbel verwendet werden, um viele Situationen zu untersuchen, wo die Gravitationskräfte sehr stark sind, einschließlich kurz nach dem Urknall, der das Universum vor etwa 13,7 Milliarden Jahren geschaffen haben kann.

Ob keine wertvolle Erkenntnisse aus der neuen Visualisierungsmethode kommen hat noch abzuwarten, University of Texas, Brownsville und südlichste Texas College Physiker Richard Price sagte LiveScience. Aber die Methode hat mehr Potenzial als jede andere Methode, die er kennt, sagte Preis.

"Es war mein erster Eindruck [nach dem hören über die Forschung], ' ja. Das könnte funktionieren, "", sagte Price, der nicht an der Studie beteiligt war.

"Man können nicht alles berechnen; Du mußt wissen, wo Sie suchen"hinzugefügt Preis. "Und du musst also, die Fähigkeit zu visualisieren."

Die Ergebnisse können auch Forscher die Ergebnisse der Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory oder LIGO, ein Instrument, das erkennt, Gravitationswellen aus dem Weltraum zu verstehen helfen. Vor Forscher wusste genug über schwarzes Loch Kollisionen um herauszufinden, welche Arten von Wellen, LIGO gesucht werden sollte, so Thorne. Jetzt können Wissenschaftler beginnen diese Wellen zu interpretieren, wenn sie hereinkommen.

"Wir wollen in der Lage, Blick auf die Formen der Wellen und können zurück zu gehen und sagen, was geschehen war, um die Wellen zu produzieren", sagte Thorne.

Sie können folgen LiveScience s Enior Schriftsteller Stephanie Pappas auf Twitter @sipappas.