?

Log in

No account? Create an account

masterok


Мастерок.жж.рф

Хочу все знать


Previous Entry Share Flag Next Entry
Реликтовые гравитационные волны
masterok

"Закручивание" поляризации реликтового излучения Изображение: BICEP2 Collaboration

17 марта Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики, где проходила конференция при участии профессоров из Гарварда, Стэнфорда, Калтеха и Миннесоты, объявил о важнейшем научном открытии. Впервые было доказано существование реликтовых (первичных) гравитационных волн — они оставили характерный росчерк в поляризованном микроволновом фоне реликтового излучения (то есть, эха Большого взрыва), что учёные нарекли поляризацией B-модус. На основе этих и ранее полученных данных была фактически доказана инфляционная модель Вселенной, которая с 1982 года являлась основной гипотезой о физическом состоянии и расширении Вселенной.

Открытие было сделано при помощи телескопа BICEP2 в научно-исследовательском комплексе Dark Sector Lab на Южном полюсе.

Давайте узнаем и посмотрим на это подробнее ...




Научно-исследовательский комплекс Dark Sector Lab с телескопами BICEP2 и SPT. (NASA/JPL-Caltech)

Научно-исследовательский комплекс Dark Sector Lab с телескопами BICEP2 и SPT. (NASA/JPL-Caltech)

 

Астрофизики обнаружили характерную картину поляризации реликтового микроволнового излучения, которая является наиболее прямым доказательством существования гравитационных волн и справедливости инфляционной модели Вселенной. По словам многих ученых, в случае подтверждения открытие может быть удостоено Нобелевской премии. Публикации по результатам открытия выложены на сайте антарктической обсерватории BICEP2, кратко о них пишет Nature.

Ученым удалось обнаружить так называемую B-моду поляризации реликтового излучения. Под «B-модой» подразумевают характерную картину закручивания поляризации в микроволновом «снимке» Вселенной. Согласно современной космологии, это закручивание возникает из-за распространения в пространстве гравитационных волн, которые возникли из-за экспоненциального расширения Вселенной в первые 10-37 секунды своего существования.

 




Чаша телескопа  BICEP2 на фоне телескопа SPT. (NASA/JPL-Caltech)

Чаша телескопа BICEP2 на фоне телескопа SPT. (NASA/JPL-Caltech)

 

Само реликтовое излучение возникло существенно позже, когда Вселенной было около 380 тысяч лет и она, наконец, стала прозрачна для электромагнитных волн. По расчетам физиков, существование гравитационных волн должно было повлиять на поляризацию этого «позднего» излучения, образовав характерные завихрения с масштабом в единицы угловых градусов. Именно такая картина и была обнаружена астрофизиками с помощью антарктического микроволнового телескопа BICEP2, и, затем,независимыми поляриметрами Кека (Keck Array).

Важность открытия заключается в том, что оно, во-первых, является наиболее прямым доказательством существования гравитационных волн, предсказанных еще Альбертом Эйнштейном. Во-вторых, оно позволяет заглянуть в первые мгновения существования Вселенной, так как на основе интенсивности B-моды можно рассчитать энергию вещества в те ранние времена. В-третьих, открытие говорит о квантовой природе гравитации, так как данные гравитационные волны имеют, фактически, квантово-механические причины. По словам опрошенных Nature экспертов, работу ученых из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики можно поставить в один ряд с самим обнаружением реликтового излучения, ускоряющегося расширения Вселенной и другими ключевыми для космологии открытиями.

 




Астроном Юстус Бревик проводит диагностику электроники телескопа BICEP2. (NASA/JPL-Caltech)

Астроном Юстус Бревик проводит диагностику электроники телескопа BICEP2. (NASA/JPL-Caltech)

 

Гравитационные волны − одно из важнейших предсказаний общей теории относительности Альберта Эйнштейна, которую великий ученый опубликовал в 1915 году. В ней предлагалось новое понимание гравитации, при котором важную роль играет «пространство-время».

Альберт Эйнштейн скомбинировал вместе понятия трехмерного пространства и времени и представил их в виде единой структуры с четырьмя измерениями. В его представлении речь шла не о «пустоте», а скорее о своего рода ткани, имеющей определенные геометрические свойства.

Такая ткань деформируется под влиянием присутствующих в ней тел. Эйнштейн описывал силу притяжения как результат деформации пространства-времени со стороны объектов, обладающих массой, как, к примеру, наша Земля, Солнце, да и мы сами.

 




Фокальная плоскость, используемая для обнаружения доказательств существования реликтовых гравитационных волн, под микроскопом. (NASA/JPL-Caltech)

Фокальная плоскость, используемая для обнаружения доказательств существования реликтовых гравитационных волн, под микроскопом. (NASA/JPL-Caltech)

 

Пространство-время можно себе представить как простыню, натянутую с четырех сторон. Если положить в ее середину тяжелый предмет, простыня прогнется. В результате даже воздушные шарики, которые почти не влияют на силу натяжения ткани, будут скатываться по простыне вниз, к тяжелому предмету. Это и будет аналогией силы гравитационного притяжения.

В отличие от ньютоновской теории всемирного тяготения, согласно которой гравитационные эффекты распространялись мгновенно, в ОТО гравитационное воздействие имеет конечную скорость, равную скорости света в вакууме − примерно 300 000 км/с.

Например, если масса Солнца внезапно увеличится на 10%, все объекты во Вселенной, по Ньютону, немедленно испытают на себе увеличение силы его притяжения. А вот Эйнштейн утверждал, что необходимо определенное количество времени, чтобы удаленные объекты «почувствовали» изменение гравитации. В случае Земли, на это понадобится приблизительно 8 минут.

С момента своей публикации, общая теория относительности стала для физиков основой понимания гравитации. ОТО помогла объяснить некоторые эффекты, которые, по ньютоновской теории, не должны были существовать.

Так, например, теория Эйнштейна полностью подтвердила наблюдения аномальной прецессии перигелия Меркурия.

 

 




Чаша телескопа BICEP2 на фоне антарктической станции Амундсен — Скотт, до которой всего 1 км. (NASA/JPL-Caltech)

Чаша телескопа BICEP2 на фоне антарктической станции Амундсен — Скотт, до которой всего 1 км. (NASA/JPL-Caltech)

 

Гравитационные волны

 

Из представления о том, что само присутствие материи деформирует окружающее пространство, Эйнштейн сделал вывод, что любые крупные изменения массивных тел в космосе «встряхивают» окружающее пространство подобно сейсмическим волнам во время землетрясений, порождая рябь, которая рано или поздно должна достигнуть Земли.

К таким событиям относятся столкновения гигантских объектов, например, звезд. Приближаясь по спиралевидным орбитам друг к другу, такие объекты теряют энергию в форме гравитационных волн, которые распространяются по окружающему пространству. Конечное столкновение объектов сопровождается гигантским выбросом гравитационной энергии.

Ученые считают, что проходя через определенный участок космоса, гравитационные волны растягивают пространство в одном направлении и одновременно сжимают его в перпендикулярном. Такой тип движения волн называется «квадрупольным излучением».

 

 

Проблема регистрации гравитационных волн

 

Несмотря на многочисленные подтверждения общей теории относительности, окончательным экспериментальным ее доказательством может послужить лишь регистрация гравитационных волн.

Однако задача эта очень непростая. Несмотря на постоянные столкновения гигантских объектов, так называемых «космотрясений», гравитационные волны от них, доходящие со скоростью света до Земли спустя миллионы и миллиарды лет, очень малы, и зарегистрировать их невероятно сложно.

Представьте себе камешек, упавший в середину Байкала. Волна, распространившаяся во все стороны от его всплеска, у берега озера будет почти незаметной.

Согласно общей теории относительности, гравитационная волна, достигшая Земли, способна растянуть и сжать крупный объект, например, Останкинскую башню, на одну тысячную диаметра протона.

 

Начало поиска

 

Охота за гравитационными волнами началась еще в 1950-х, когда Джозеф Вебер, физик из Мэрилендского университета, построил целый ряд сверхчувствительных детекторов.

 



Джозеф Вебер ©Virginia Trimble

 

Каждый из них представлял собой крупный алюминиевый брусок, подвешенный на тонких проволоках таким образом, чтобы изолировать от влияния наземных вибраций. По теории Вебера, проходя через алюминиевый стержень, гравитационная волна должна была заставить его колебаться.

Разумеется, такие вибрации были бы слишком ничтожны, но специальные кристаллы, связанные с брусками, должны были уловить даже малейшее сжатие алюминия и дать  электрический сигнал.

Вебер утверждал, что ему удалось таким образом зарегистрировать гравитационные волны, но другие исследователи, повторив опыт, не смогли воспроизвести его результатов. Несмотря на то, что попытка Джозефа Вебера считается неудачной, его по праву можно назвать пионером в области экспериментальных доказательств гравитационных волн.

 

Реликтовые гравитационные волны

 

Но интерес к гравитационным волнам вызван не только возможностью найти окончательное экспериментальное доказательство общей теории относительности Эйнштейна. Регистрация так называемых реликтовых гравитационных волн, которые распространяются в пространстве со времени Большого Взрыва, позволит заглянуть в момент рождения нашей Вселенной,

С этой целью огромный радиотелескоп BICEP (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization), находящийся на Южном полюсе, уже в течение многих лет сканирует небо в поисках малейших изменений в космическом микроволновом (реликтовом) излучении.  Именно начиная с этого момента космос стал проницаем для световых фотонов, которые начали распространяться во все стороны.

Хотя реликтовое излучение уже давно и хорошо изучено, астрономы считают, что в нем может содержаться информация о реликтовых гравитационных волнах. Фотоны реликтового излучения рассеялись от изначальных атомов и других частиц, образовавшихся после Большого Взрыва, примерно как световые лучи доходят до Земли, рассеиваясь от атомов атмосферы, придавая дневному небу голубой оттенок.

Поэтому солнечный свет, падающий на нас, поляризирован − равно как поляризированы и фотоны реликтового излучения (до 5% по оценкам ученых).

Но какое отношение это имеет к гравитационным волнам?

Вспомним, что проходя через пространственную ткань, гравитационные волны сжимают ее в одном направлении и растягивают в перпендикулярном. Фотоны, рассеиваясь сквозь измененную материю, слегка поляризируются благодаря гравитационной волне, что должно оставить след в реликтовом излучении.

 

 

Инфляционная модель Вселенной

Обнаружение такой поляризации позволит не только показать существование реликтовых гравитационных волн, но и докажет инфляционную модель − экспоненциальное расширение Вселенной сразу после Большого Взрыва.

 



Реликтовые гравитационные волны представят доказательства расширения материи непосредственно после Большого Взрыва ©mysearch.org

 

Хотя инфляционная модель, предложенная в 1981 году Аланом Гутом, хорошо объясняет все основные свойства наблюдаемой Вселенной, многие физики отказываются ее принимать, ссылаясь на альтернативные гипотезы.

Тем не менее, инфляция − единственная теория, которая предсказывает усиление гравитационных волн, вызванное квантовыми флуктуациями в гравитации. Именно благодаря этому усилению возможна регистрация следов гравитационных волн в микроволновом космическом излучении.

Напомним, что, по ожиданиям научного сообщества, сегодня  сделано историческое объявление о регистрации влияния реликтовых гравитационных волн телескопом BICEP.

Если открытие подтвердится, это, безусловно, станет крупнейшим событием года в мировой науке и принесет его авторам заслуженную Нобелевскую премию по физике.

 




 

[источники]источники

http://supercoolpics.com/2014/03/18/%D1%80%D0%B5%D0%BB%D0%B8%D0%BA%D1%82%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B5-%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%B8%D1%82%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B5-%D0%B2%D0%BE%D0%BB%D0%BD%D1%8B-%D0%B3%D0%B4%D0%B5/

http://naked-science.ru/article/sci/about-gravitational-waves

http://lenta.ru/news/2014/03/18/bigbangwaves/

http://glob-news.com/otkrytie-veka-gravitacionnye-volny-ot-bolshogo-vzryva.html

http://elementy.ru/lib/430706

 
--

А вот что еще интересного о космосе я бы вам напомнил : вот например Поглощение газового облака сверхмассивной черной дырой, а Вот так летим мы вместе с Солнцем … Кстати, знаете ли вы, Как фотографируют нашу галактику ?


promo masterok january 2, 2018 12:00 47
Buy for 300 tokens
Вот так выглядит трафик в блоге за 2019 год по месяцам. Это более трех миллионов просмотров в месяц, среди которых не только залогиненные в ЖЖ , но и любые просмотры из поисковых систем. При этом за месяц приходит около 800 000 посетителей. А вот статистика по дням одного из месяцов 2019…

  • 1
Нет. Этого я уже не понимаю. х))))

разберемся ... со временем :-)

Я хоть и "лазерщик", но трудно осваиваю то, что не вижу. Поэтому высшие математика с физикой и электротехника для меня - запредельное. Вот шестерёнки всякие или там гайки болтики - это да. х))))

Возможно - это действительно сверх важно. Познать, так сказать, мироздание.
Но боюсь, что на фоне бытовых, мировых и прочих мелких человеческих событий, сие открытие никого не волнует.

меня волнует. интересно посмотреть на дифракцию гравитационных волн

Edited at 2014-03-18 08:55 pm (UTC)

это уже как-то сложно. пресс секретаря чтоле какого-нибудь наняли.

ну вот и встало все на свои места..
давно замечено: сначала происходит непонятная херь, а потом алкоголь дорожает..

полная ахинея. Ссылаться на т.н. теорию маразматика-вора эйнштейна, якобы предсказавшего наличие гравитационных волн (это при том, что ни этот мудак, ни кто другой живших и живущих не имеет представление о сути гравитации??!!!), тем самым как бы доказывая справедливость ТО, есть высшая степень деградации. Судить по факту то или иное явление, проявление чего-либо и строить на этом "теории" - это уже вне пределов ума и Разума. Природа этих волн или чего там может быть какой угодно. ТО - это жидовский высер, призванный увести науку в тупик, дабы ищущие и думающие не смогли добраться до сути миропонимания.

Вы написали "Разум" с большой буквы. Вы наверно какой нибудь масон-эзотерик который лучше всяких там учёных знает как устроен мир? :)

характерные камменты

>"первые 10-37 секунды"
Это наверное 10e-37, или 10 в минус тридцать седьмой степени?

БВ - самая грандиозная фальсификация в науке за всю её историю! Но эта афёра оказалась настолько продуктивной, что те, кто её запустил в жизнь остановиться самостоятельно уже не в силах! Да и зачем, если до разоблачения ещё очень и очень далеко, а за это время можно получить столько наград!
Вот только небольшая часть контрдоводов о несостоятельности этой очередной "тёмной сущности", которых расплодилось столько, что света божьего не видать:
1. Физика сингулярности из которой все бабахнуло неизвестна науке нашей реальности даже в самых общих чертах, можно даже сказать, что её, этой-той физики, вообще не существовало!
2. А если физики БВ не существовало, то и законов нам привычных не существовало и никто не имеет никакого права пользоваться законами "нашей" физики для описания реальности "той" физики!
3. Даже если и пропустить п.2, надо тут же сказать, что вся физика ранней вселенной, как её подаёт гипотеза БВ, полностью противоречит нашей физике (теории ОТО, з-нам термодинамики, Стандартным Моделям макрокосмоса и микромира...), нашей логике (более того - напрочь эту логику, как тысячелетнюю науку, отбрасывает) и нашим наблюдениям (число противоречий в космологии настолько велико, что замалчивать их более невозможно и большинство учёных это понимают!
4. Гипотезу БВ придумали для спасения господствующей (она же - общепринятая, она же - единственно правильная) космологической СМ - горячей Вселенной (вся история которой - сплошные шарахания из стороны в сторону и обратно), а потом, когда начала и она давать течь. то стали латать и её самою: так придумали гипотетическое инфлатонное поле (а это - 5-й вид взаимодействия), носители которого неведомы даже теоретически, потом придумали тёмную материю (следов носителей которых не найдено даже на БАКе), разместив её почему-то в ореолах скоплений галактик…не найдя её поблизости; потом начались спекуляции вокруг реликта (объяснить который гораздо логичнее и проще, например, 0-излучением самого вакуума с тем же законом чёрного тела); потом придумали тёмную энергию, приписав ей не только фантастические свойства антигравитации, но и сделав её вообще никогда не наблюдаемой для земных инструментов (а придумали из-за непонимания причины ускоренного расширения Вселенной, хотя этот феномен легко и красиво объясняется топологией самой Вселенной);


Что, по-вашему, противостоит всемирной гравитации и не позволяет материи Вселенной сжаться в одну чёрную дыру?

4. И вот теперь, срочно кинулись (снова в явочном порядке) на поиски очередной чёрной кошки – первичных гравитационных волн, которые продолжают блуждать в пространстве, оставляя м.б. последний шанс на сохранении идеи БВ. Понимая, что обнаруженная картина завихрений реликта, м.б. объяснена следствием иных «астрофизических процессов», например, тривиальных кручений вещества, увлекаемого в тёмных потоках (которые повторно переоткрыты и перепроверены!) в составе скоплений и сверхскоплений галактик, спасая гипотезу инфляции и БВ, сразу же «объяснили» всё именно первичными гравитационными волнами…Но, уважаемые г-да учёные, а кто-нибудь задумался, как могли эти гравитационные волны возникнуть в тот момент, когда ещё не возникло…само …гравитационное взаимодействие…а оно не возникло, т.к. ещё не возникла ….материя, ЕГО ПОРОЖДАЮЩАЯ! Я понимаю, что можно и так…ну как с сингулярностью, но тогда, звыняйте, дядьку, надо будет признать, что некто Эйнштейн немного напутал в своей ОТО и …признать его теорию как неправильную и противостоящую общепринятой!
5. Я мог бы вам детально рассказать, что есть на самом деле причиной возникновения В-моды поляризации реликта, но…подскажу лишь следующее: обратите внимание прежде всего, что есть работы, которые чётко показывают полное совпадение «тёплых» пятен на карте реликта с местами преобладающего скопления материи во Вселенной, а «холодных» - с местами её дефицита! Кстати, на карте поляризации реликта, выполненной ещё славным телескопом WMАP, уже чётко было видно, что кручение поляризации происходит именно вокруг центров холодных областей!!! Посмотрите сами …не хочется искать ссылку…Но факт этот как-то не нашёл никакой реакции среди сторонников гипотезы БВ! Но, почему! Это же – сверх интересно и сверх важно!
6. Ну и м.б. самое главное: не могли за первые 10 в минус 32 секунды первичные гравитационные волны (которые тогда не могли и возникнуть!) иметь те частотные размеры, что обнаружены в эксперименте BICEP2, да и рассеялись бы они к тому времени, как нарисовали свои красивые узоры на карте В-моды!
7. И таких доказательств их есть у меня и не мало!
Имеющий мозги да не поведётся на слащавую дуду лженауки!

а что есть волна сама по себе? ничто иное, как запаздывание изменений состояния среды, распространяющихся с конечной скоростью. "с" - является предельной скоростью распространения возмущений исключительно декларативно. так повелел Эйнштейн. возможно(!), это действительно так для электрических или магнитных сред и материальных тел. обратное пока не доказано.
также как не доказана обменная (гравитонная) модель тяготения. напротив, характер движения планет Солнечной Системы вынуждает допустить, что: либо "скорость распространения гравитации" превосходит "с" на порядок, как минимум, либо природа гравитации имеет стационарный характер и говорить о ее скорости не имеет смысла - экспериментально можно установить только направление на доминирующий локальный центр притяжения.
в первом случае, для доказательства или измерения характеристик распространения "гравитационных волн", инструментов, конструкция которых основана на досветовых скоростях, будет недостаточно. во втором случае, измерения скорости бессмысленны в принципе, также как и регистрация сопутствующих ей эффектов.
интересные идеи, практически проверяемые в некоторой части, высказывает некто Гришаев (ака newfiz) на одноименном сайте в домене .info. добавляя между делом и своих тараканов.
оттуда же и такое наблюдение: если бы тяготение внутри Солнечной Системы было устроено по Ньютону (или Эйнштейну), то в движении планет наблюдались бы непериодические вариации, а орбиты планет и малых тел не сохраняли бы нынешний уровень стабильности уже давно.

свет от Солнца идет до Юпитера ≈43 минуты. за это время Юпитер смещается по орбите на 15 своих диаметров (его диаметр ≈140000 км, а скорость ≈13 км/с). при обмене "релятивистскими" гравитонами, рассогласование на каждой итерации составило бы 1,5 часа по времени и 30 диаметров гиганта по расстоянию. это неизбежно привело бы к неповторимым пируэтам планеты на каждом обороте вокруг светила. и так - с каждой планетой. система развалилась бы за считаное столетие.

>рассогласование на каждой итерации составило бы 1,5 часа по времени и 30 диаметров гиганта по расстоянию. это неизбежно привело бы к неповторимым пируэтам планеты

Как вы ловко приплели некое "рассогласование" и вывели из него на пальцах "неизбежные пируэты планеты." Такие рассуждения уместны на богословских дебатах, а в физике свои утверждения принято выводить из формул и строгих моделей.

  • 1