Wetenschappers bereiden zich voor om het bestaan van zwaartekrachtgolven aan te kondigen
Het bewijs van het bestaan van zwaartekrachtgolven, voorspeld door de algemene relativiteitstheorie (GR) van Albert Einstein, zal aanstaande donderdag door Amerikaanse wetenschappers worden gepresenteerd. Deze golven werden volgens de microblogging van de kosmoloog Lawrence Krauss van de Arizona State University ontdekt door de verbeterde detectoren van het LIGO-observatorium. We vroegen Pavel IVANOV, een vooraanstaand onderzoeker bij de afdeling Theoretische Astrofysica van het Astrospace Center van het Lebedev Physical Institute, om de lezers van MK de betekenis van zwaartekrachtsgolven uit te leggen.
Dus waar is het allemaal begonnen? In globale zin dan natuurlijk met de algemene relativiteitstheorie van Albert Einstein, die voorspelde dat een kosmisch lichaam dat met een veranderde versnelling vliegt, een verstoring van de ruimte-tijd veroorzaakt - een zwaartekrachtgolf. Indirect is het bestaan ervan al bewezen als gevolg van de convergentie van dichte systemen van dubbelsterren - ze verloren energie door de straling van zwaartekrachtgolven. Maar tot voor kort was het niet mogelijk om de golven zelf te registreren vanwege hun geringe omvang.
En nu is er bewijs dat de LIGO-detector, het meest gevoelige apparaat tot nu toe en speciaal gemaakt voor het fixeren van zwaartekrachtgolven, is geslaagd. Hij legde ruimtevervormingen vast na het zien van de samensmelting van twee enorme zwarte gaten met massa's van 29 en 36 zonsmassa's. Na de fusie was de massa van het object 62 zonsmassa's.
Foto: ru.wikipedia.org
Deze informatie is in feite niet uit LIGO gelekt. Half januari meldde de theoreticus Lawrence Krauss van de Universiteit van Arizona de sensatie op Twitter. Maar de wetenschappelijke gemeenschap begon pas serieus te praten over de ontdekking van zwaartekrachtsgolven nadat de theoretisch fysicus Clifforth Burjess en de website van het Science-journal aankondigden over de aanstaande conferentie op 11 februari.
Dus, wat verwachten we van de opening? Vraag ik Ivanov
Promotie video:
- Bewijs van het bestaan van zwaartekrachtgolven zal een nieuw venster openen naar het universum voor de mensheid. We zullen een extra tool krijgen om het te bestuderen voor alle reeksen elektromagnetische golven die we al hebben: van radiogolven tot gammastraling. Als we gravitatiegolven betrouwbaar registreren, kunnen we veel leren over zwarte gaten, neutronensterren, hoe ze samensmelten, hoe ze evolueren, enzovoort. Nou, over het heelal zelf natuurlijk …
Waarna begon de zoektocht naar gravitatiegolven?
“We weten dat veel lichamen die energie verliezen, zwaartekrachtgolven uitzenden. Er werd een dubbele pulsar ontdekt, dat wil zeggen, twee neutronensterren die in een baan om elkaar heen draaien. Toen we de baan van de pulsar maten, ontdekten we dat deze juist kleiner wordt door de straling van zwaartekrachtgolven. Alleen voor deze pulsar, voor de ontdekking van het stralingseffect, kregen wetenschappers de Nobelprijs!
Waarom is het zo moeilijk om een zwaartekrachtgolf te detecteren?
- Het is erg zwak: als het passeert, veroorzaakt het een verschuiving van de lengte van het waarnemingsinstrument met 10 tot -23 keer! Wetenschappers hadden enorme fondsen en inspanningen nodig om te leren hoe ze zulke zwakke signalen konden meten. En we zeggen nog niet dat ze ontdekt zijn … Er zijn verschillende experimentele installaties in de wereld met behulp waarvan specialisten de verplaatsing willen opvangen. Een daarvan is LIGO, een laserinterferometer over meerdere kilometers.
“Dus met behulp van zwaartekrachtgolven kun je de dynamiek van zwarte gaten beter bestuderen. Wat is het verschil met elektromagnetische golven?
- Met behulp van elektromagnetische straling is de studie moeilijker - er zijn veel onzekerheden, men moet altijd rekening houden met de dynamiek van het gas …
Als het bestaan van zwaartekrachtgolven wordt bewezen, wie is dan de belangrijkste kanshebber voor de Nobelprijs?
- Als de prijs wordt uitgereikt, dan hoogstwaarschijnlijk niet aan theoretici, maar aan degenen die met instrumenten te maken hebben. Al hebben onze wetenschappers ook een grote bijdrage geleverd aan de theorie van zwaartekrachtgolven. In de Sovjettijd was zo iemand natuurlijk Yakov Zeldovich en vertegenwoordigers van zijn school, nu wordt de richting geleid door het corresponderende lid van de Russische Academie van Wetenschappen, Vladimir Braginsky. Vanuit buitenlandse collega's werkt hij op dit gebied samen met Kip Thorn.
Is Kip Thorne een adviseur voor de film Interstellar, die in de volksmond wormgaten bevat - tijd-ruimtetunnels?
- Ik begrijp je hint. Maar nee, wormgaten hebben een heel andere status, zowel theoretisch als observationeel. Dit zijn veel meer fantastische dingen dan zwaartekrachtgolven, waar we niet aan twijfelen.
Maar, zoals we uit de film hebben begrepen, wormgaten (of "wormgaten") zijn juist het gevolg van zwaartekrachtgolven …
“Nee, deze golven kunnen nooit een wormgat vormen. Binnen het kader van de bestaande theorie is het over het algemeen onmogelijk om ze te maken, ze moeten bestaan vanaf het allereerste begin van de uitbreiding van het heelal. En om ze te ondersteunen, zodat ze niet instorten, heb je een stof nodig met ongebruikelijke eigenschappen, die een negatieve energiedichtheid heeft. Over het algemeen zijn wormgaten een hypothetisch object, de theorie verbiedt ze niet, maar tot nu toe is er geen begrip van waaruit ze zouden moeten bestaan.
Natalia Vedeneeva
