Öt szokatlan tény a fekete lyukakról, amelyeket a LIGO Observatory „látott”

2015. szeptember 14-én, néhány nap alattAz első LIGO bekapcsolás után a gravitációs hullám átjutott a Földön. A történelem során a Földön áthaladó hasonló hullámok milliárdjaihoz hasonlóan, ezt a nagy galaxison túlmutató két hatalmas, ultra-távoli tárgy kavargása, összeolvadása és ütközése okozta. Több mint egymilliárd fényév távolságból jelet kaptunk két fekete lyuk összeolvadásáról. A fény sebességével mozgó jel végül elérte a Földet.

És ezúttal készen álltunk. A kettős LIGO detektorok megfigyelték, hogy karjuk mikor szubatómiailag megnövekedett és összehúzódott, de ez elegendő volt ahhoz, hogy a lézernyaláb mozogjon, és az interferencia képben nyilvánvaló változást idézzen elő. Először fedeztünk fel egy gravitációs hullámot. Három évvel később már tizenegyet fedeztünk fel, amelyek közül tíz fekete lyukakból származott. Itt van, amit megtanultunk.

Két LIGO adatot futtattak: az első 2015. szeptember 12-től 2016. január 19-ig, a második, javított érzékenységgel, 2016. november 30-tól 2017. augusztus 25-ig. Az utóbbi indításra különösen az olaszországi VIRGO detektorral együtt került sor, amely nemcsak egy harmadik detektorral bővült, hanem jelentősen javította képességünket ezen gravitációs hullámok előfordulási helyének megjelölésére is. A LIGO jelenleg nem működik, javításokra zárva, frissítésekkel, amelyek még érzékenyebbé teszik. Egy új adatgyűjtési ülés 2019 tavaszán kezdődik.

November 30-án a LIGO tudományos együttműködés bejelentette továbbfejlesztett elemzésének eredményeit, amelyek érzékenyek az objektumok 1 és 100 nap közötti tömegű egyesítésének utolsó szakaszaira.

A 11 felfedezés közülJelenleg 10 képviseli a fekete lyukak összeolvadását, és csak a GW170817 képviseli a neutroncsillagok összeolvadását. A neutroncsillagok fúziója a legközelebb került bennünk - csak 130-140 millió fényév. A legtömegesebb egyesülést - GW170729 - 9 milliárd éves távolságból hallottuk.

Ez a két megállapítás szintén a legjobban rejlika legkönnyebb és a legnehezebb fúzió a gravitációs hullámok kialakulásával: 1,46 és 1,27 tömegű neutroncsillagok ütköztek a GW170817-ben, az 50,6-os és 34,3-os tömegű fekete lyukak pedig a GW170729-ben ütköztek.

Íme öt lenyűgöző tény, amelyeket mindezen felfedezések során megtudtunk.

A tartalom

• 1 # 1. A nagy nem mindig látható jobban
• 2 # 2. Több detektor jobb.
• 3 # 3. A fekete lyuk összeolvadása megvilágítja az univerzumot
• 4 # 4. Áramfejlesztők
• 5 # 5. Kisebb - hamarosan jön

# 1 A nagy nem mindig látható jobban

A legnagyobb fekete lyuk fúziója a legegyszerűbblátni - és nem több, mint 50 napenergia. A gravitációs hullámok jó abban, hogy távolról könnyebben láthatók, mint egy fényforrásnál. A fény elveszíti a fényerőt a távolság négyzetével arányosan: egy tízszer távolabb lévő csillag százszor tompul. De a gravitációs hullámok a távolsággal arányosan csökkennek: az ilyen távolságban lévő fekete lyukak a jel erősségének 1/10-ét és nem 1/100-at fogják előállítani.

Ennek eredményeként nagyon láthatjukhatalmas tárgyak nagyon nagy távolságra, de nem látjuk, hogy a fekete lyukak összeolvadnak 75, 100, 150 vagy 200+ napenergiával. 20-50 napsugárzás meglehetősen gyakori, ám eddig még nem látott semmit a fölött. Lehet, hogy a szupermasszív csillagokból származó fekete lyukak valóban ritkák.

# 2 Több detektor jobb.

Egy harmadik detektor hozzáadása egyidejűlegjavítja a tárgyak helyzetének meghatározásának képességét és növeli az észlelési gyakoriságot. A LIGO körülbelül 4 hónapig dolgozott az első bevezetés alatt és 9 hónap a második. Ennek ellenére felfedezéseik felére az elmúlt hónapban került sor: a VIRGO vele dolgozott. 2017-ben ezekben a napokban gravitációs hullám eseményeket fedeztek fel:

• Július 29. (50,6 és 34,3 napenergia tömeg fekete lyukak),
• Augusztus 9. (napelemes tömegű lyukak 35,2 és 23,8),
• Augusztus 14. (napelemes tömeg fekete lyukak: 30,7 és 25,3),
• Augusztus 17. (napelemes tömeg neutroncsillagjai 1,46 és 1,27),
• Augusztus 18. (napelemes tömeg fekete lyukak: 35,5 és 26,8),
• Augusztus 23. (napelemes tömegű lyukak 39,6 és 29,4).

A megfigyelés utolsó hónapjában mihetente egynél több alkalommal talált egyesüléseket. Talán amikor érzékenyek leszünk a nagy távolságra és a kisebb amplitúdóval és tömegű jelekkel szemben, 2019-ben napi egy eseményt fogunk látni.

# 3 A fekete lyuk összeolvadása megvilágítja az univerzumot

Amikor a fekete lyukakat találtukütköztek, és több energiát bocsátottak ki csúcsán, mint az univerzum összes csillaga. A Napunk az a szabvány, amely a csillagok többi részéről alkotott képünket formálja. Olyan fényesen ragyog, hogy teljes energiatermelése - 4 x 1026 W - azzal egyenértékű, hogy másodpercenként négy millió tonna anyagot tiszta energiává alakítson.

Becslések szerint ~ 1023 csillag van a megfigyelhető univerzumban,az égben ragyogó csillagok teljes kimeneti teljesítménye adott időben meghaladja a 1049 wattot: hatalmas mennyiségű energia oszlik meg a kozmoszban. Néhány milliszekundumon belül a kettős fekete lyukak egyesülésének csúcsa alatt a tíz megfigyelt esemény mind az energia szempontjából az összes csillagot letakarta az univerzum összes csillagával. (Bár ez az összeg viszonylag kicsi). Nem meglepő, hogy a legtömegebb egyesülések tetején voltak a listán.

# 4 Áramfejlesztők

Mindkét fekete lyuk teljes tömegének körülbelül 5% -aezen összefonódások során Einstein képletével E = mc2 tiszta energiává alakítják. Az űrben fellépő hullámoknak, amelyeket ezek a fekete lyuk összeolvadások okoznak, valahonnan kell származniuk, és valamilyen módon azoknak a fekete lyukak tömegéből kell származniuk, amelyek összeolvadnak. Átlagosan, a látott gravitációs hullámok jeleinek nagysága és a hozzájuk visszaállított távolságok alapján a fekete lyukak teljes tömegük körülbelül 5% -át veszítik, amely egyesüléskor gravitációs hullám energiává válik.

• A GW170608, a legkisebb tömegű fekete lyukak olvasztása 0,9 napenergiát konvertált energiává.
• A GW150914, a fekete lyukak első ragyogása 3,1 napenergia-tömeget energiává alakított.
• A GW170729, a legnagyobb tömegű fekete lyukú fúzió, 4,8 napenergiát konvertált energiává.

Ezek a hullámos eseményeka téridő a legintenzívebb események, amelyeket a Big Bang óta ismertek. Több energiát termelnek, mint a neutroncsillagok, a gamma-sugárzás és a szupernóvák fúziója.

# 5 Kisebb - hamarosan jön

Mindent, amit eddig láttunkelvárható, hogy alacsonyabb tömegű és magasabb frekvenciájú fekete lyukakat egyesítsük. A legtömegebb fekete lyukú fúziók a legnagyobb amplitúdójú jeleket állítanak elő, így a legegyszerűbben észlelhetők. De mivel a térfogat és a távolság összefüggenek, egy kétszer nagyobb távolság nyolcszor annyi térfogatot jelent. Minél érzékenyebb LIGO lesz, annál könnyebb nagy távolságokat érzékelni, mint a közelben lévő kis tömegű tárgyakat.

Tudjuk, hogy a 7, 10, 15 fekete lyukak vannakvagy 20 napelemes tömeg, de a LIGO könnyebb észlelni egy hatalmasabb fekete lyukat. Arra számítunk, hogy kettős fekete lyukak vannak eltérő tömeggel: egyikük sokkal masszívabb lesz, mint a másik. Mivel az érzékenységünk javul, arra számítunk, hogy több lesz, de a legegyszerűbb megtalálni a legtömegesebbet. Arra számítunk, hogy ezek közül a legtömegesebbek uralják az első felfedezéseket, csakúgy, mint a „forró jupiterök” uralták az exoplanetek első kereséseit. A keresési folyamat fejlesztésével több fekete lyukat találunk kevesebb tömeggel.

Amikor a felfedezést először bejelentettékgravitációs hullám, ezzel együtt gravitációs hullám csillagászat született. Az emberek összehasonlították ezt az eseményt azzal, amikor Galileo először távcsövet küldött a mennybe, de a valóságban ez sokkal több. Olyan volt, mintha az eget felhők borítanák, és először kifejlesztettünk egy eszközt, amely lehetővé teszi számunkra, hogy elegendő fényerő-forrást látjunk rajtuk keresztül: a fekete lyukak vagy a neutroncsillagok összeolvadását. A gravitációs hullámcsillagászat jövője megfordítja a világegyetem megértésének forradalmasítását, és új fényben megmutatja azt. És ez a jövő már megérkezett.

Készen áll az előnyök kihasználására? Mondd be a miénkbe chat a telegramban.