Font Size

SCREEN

Layout

Menu Style

INFOFIZ

Поиск по сайту

Елена Дудко

Пятница, 06 Октябрь 2017 10:40

Гравитационные волны

Что такое гравитационные волны?

Гравитационные волныизменения гравитационного поля, распространяющиеся подобно волнам. Излучаются движущимися массами, но после излучения отрываются от них и существуют независимо от этих масс. Математически связаны с возмущением метрики пространства-времени и могут быть описаны как «рябь пространства-времени».

В общей теории относительности и в большинстве других современных теорий гравитации гравитационные волны порождаются движением массивных тел с переменным ускорением. Гравитационные волны свободно распространяются в пространстве со скоростью света. Ввиду относительной слабости гравитационных сил (по сравнению с прочими) эти волны имеют весьма малую величину, с трудом поддающуюся регистрации.

Гравитационные волны предсказываются общей теорией относительности (ОТО). Впервые они были непосредственно обнаружены в сентябре 2015 года двумя детекторами-близнецами обсерватории LIGO, на которых были зарегистрированы гравитационные волны, возникшие, вероятно, в результате слияния двух чёрных дыр и образования одной более массивной вращающейся чёрной дыры. Косвенные свидетельства их существования были известны с 1970-х годов — ОТО предсказывает совпадающие с наблюдениями темпы сближения тесных систем двойных звёзд за счёт потери энергии на излучение гравитационных волн. Прямая регистрация гравитационных волн и их использование для определения параметров астрофизических процессов является важной задачей современной физики и астрономии.

Если представить себе наше пространство-время как сеть координат, то гравитационные волны — это возмущения, рябь, которая будет бежать по сетке, когда массивные тела (например, черные дыры) искажают пространство вокруг себя.

Это можно сравнить с землетрясением. Представьте, что вы живете в городе. В нем есть какие-то маркеры, которые создают городское пространство: дома, деревья и так далее. Они неподвижны. Когда где-то поблизости от города происходит крупное землетрясение, колебания доходят до нас — и колебаться начинают даже неподвижные дома и деревья. Вот эти колебания и являются гравитационными волнами; а объекты, которые колеблются, — это пространство и время.

Почему ученые так долго не могли зарегистрировать гравитационные волны?

Конкретные усилия по обнаружению гравитационных волн начались в послевоенный период с несколько наивных устройств, чувствительности которых, очевидно, не могло хватить для регистрации таких колебаний. Со временем стало понятно, что детекторы для поиска должны быть очень масштабные — и они должны использовать современную лазерную технику. Именно с развитием современных лазерных технологий появилась возможность контролировать геометрию, возмущения которой и являются гравитационной волной. Мощнейшее развитие технологий сыграло ключевую роль в этом открытии. Какими бы гениальными ни были ученые, еще 30–40 лет назад сделать это было технически просто невозможно.

Почему обнаружение волн так важно для физики?

Гравитационные волны были предсказаны Альбертом Эйнштейном в общей теории относительности около ста лет назад. Все XX столетие находились физики, которые ставили под сомнение эту теорию, хотя появлялось все больше и больше подтверждений. И наличие гравитационных волн — это такое критическое подтверждение теории.

Кроме того, до регистрации гравитационных волн о том, как ведет себя гравитация, мы знали только на примере небесной механики, взаимодействия небесных тел. Но было понятно, что гравитационное поле имеет волны и пространство-время может деформироваться подобным образом. То, что мы до этого не видели гравитационных волн, было белым пятном в современной физике. Сейчас это белое пятно закрыто, положен еще один кирпич в основание современной физической теории. Это фундаментальнейшее открытие. Ничего сравнимого за последние годы не было.

«В ожидании волн и частиц» — документальный фильм про поиск гравитационных волн (автор Dmitry Zavilgelskiy)

 

Есть в регистрации гравитационных волн и практический момент. Наверное, после дальнейшего развития технологий можно будет говорить о гравитационной астрономии — о том, чтобы наблюдать следы наиболее высокоэнергичных событий во Вселенной. Но сейчас говорить об этом рано, речь идет только о самом факте регистрации волн, а не о выяснении характеристик объектов, которые генерируют эти волны.

По материалам сайтов Википедия и Медуза

Лента.ру Нобелевской премии по физике за 2017 год удостоятся американцы Барри Бэриш, Райнер Вайсс и Кип Торн «за решающий вклад в детектор LIGO и наблюдение гравитационных волн», сообщается на сайте премии.

Возмущения пространства-времени от слияния пары черных дыр впервые обнаружила 14 сентября 2015 года коллаборация LIGO (Laser Interferometric Gravitational Observatory).

К настоящему времени зарегистрировано четыре сигнала от слияния черных дыр, последнее открытие LIGO совершило совместно с обсерваторией Virgo. Существование гравитационных волн является одним из предсказаний общей теории относительности. Их открытие подтверждает не только последнюю, но и считается одним из доказательств существования черных дыр.

В середине 1970-х годов Вайсс (Массачусетский технологический институт) провел анализ возможных источников фонового шума, которые бы исказили результаты измерений, а также предложил необходимую для этого конструкцию лазерного интерферометра. Вайсс и Торн (Калифорнийский технологический институт) являются главными организаторами создания LIGO, Бэриш (Калифорнийский технологический институт) был главным исследователем LIGO с 1994 по 2005 годы, в период строительства и первоначальной эксплуатации обсерватории.

По традиции, в Стокгольме (Швеция) 10 декабря 2017 года, в день смерти Альфреда Нобеля, состоится официальная церемония вручения премии. Награду лауреатам передаст король Швеции Карл XVI Густав.

Сумма денежного вознаграждения в 2017 году составит 9 миллионов шведских крон (1,12 миллиона долларов) на всех лауреатов премии по физике. Вайсс получит половину премии, другую часть разделят поровну между собой Бэриш и Торн. Увеличение размера награды, которая обычно составляет около одного миллиона долларов (например, 8 миллионов шведских крон, или около 953 тысяч долларов, в 2016 году), произошло в результате укрепления финансовой устойчивости фонда.

Нобелевскую премию по физике присуждает Шведская королевская академия наук. Она же выбирает лауреатов из кандидатов, предлагаемых специализированными комитетами.

Накануне, 2 октября, нобелевскими лауреатами по медицине и физиологии за 2017 год были названы Джеффри Холл, Майкл Розбаш и Майкл Янг «за их открытия молекулярных механизмов, управляющих циркадным ритмом».

В 2016 году награду по физике получили Дэвид Таулес, Дункан Халдейн и Джон Костерлиц «за теоретические открытия топологических фазовых переходов и топологических фаз материи».

Последним российским ученым, которому вручили Нобелевскую премию, можно считать физика-теоретика Виталия Гинзбурга из Физического института Российской академии наук (ФИАНа), который удостоился ее в 2003 году за построение феноменологической теории сверхпроводимости. Вместе с ним награду получил советско-американский ученый Алексей Абрикосов (скончался полгода назад) и британско-американский физик Энтони Леггетт (Anthony Leggett) за изучение сверхтекучих жидкостей.

В 2010 году выпускники Московского физико-технического института и бывшие сотрудники РАН Андрей Гейм и Константин Новоселов стали лауреатами Нобелевской премии по физике за исследования графена — двумерной модификации углерода. На момент получения премии они работали в Манчестерском университете (Великобритания).

Источник: Лента.ру

Материалы по теме: Гравитационные волны

Лента.ру Российские исследователи вместе с коллегами из Канады раскрыли влияние полета в космос на белковый состав крови. Соответствующее исследование опубликовано в научном журнале Scientific Reports.

В частности, они установили, что организм человека реагирует на невесомость как на болезнь, а иммунная система включает всевозможные защитные механизмы.

К подобным выводам исследователи пришли, проведя анализ концентрации 125 белков в плазме крови 18 российских космонавтов. Соответствующие анализы были взяты у них за месяц до полета, по возвращении из космоса и спустя неделю реабилитации.

Удалось подтвердить, что изменилась концентрация белков, участвующих в регуляции иммунитета. Таким образом, организм человека реагирует на полет в космос как на болезнь на молекулярном уровне. При полете процессам адаптации к новым условиям подвергаются все типы клеток, органов и тканей человека.

В своей работе ученые прибегли к количественной протеомике, определяя как наличие самого белка, так и его количество. В будущем они намерены использовать точечный метод для поиска специфических белков, влияющих на организм в условиях невесомости — это предполагает сдачу крови прямо на орбите.

Источник: Лента.ру

Лента.ру Международная группа астрономов обнаружила нетипичные колебания электромагнитного излучения от далеких галактик, которые являются источниками радиоволн. Специалисты называют причиной прохождение перед ними неизвестных сверхмассивных объектов из темной материи, предположительно, черных дыр. Статья ученых опубликована в журнале Astrophysical Journal, кратко об исследовании рассказывает издание Gizmodo.

В 2009 году исследователи проводили наблюдения за галактикой J1415+1320 с активным ядром, которая удалена от Земли на расстояние 3,7 миллиарда световых лет. Ученые заметили кратковременное увеличение яркости радиоисточника, которое затем сопровождалось относительно длительным падением светимости. Эти «провалы», длившиеся 200-500 дней, заканчивались повторным увеличением яркости. На графике такие колебания выглядели как «кратеры».

Похожие колебания света были отмечены у семи других радиоисточников. Поскольку исследователям пришлось проанализировать радиоволны от тысячи объектов, подобных J1415+1320, это делает наблюдаемое явление редким.

Такое затемнение может возникать при прохождении перед радиоисточником гравитационной линзы. Так называется любой крупный объект, который своим гравитационным полем искривляет распространение электромагнитного излучения. Поскольку снижение яркости не зависело от длины волны, таким объектом не могут быть облака газа, поглощающие лучи определенного «цвета».

По мнению исследователей, затемнения могут происходить из-за гигантских черных дыр, масса которых в тысячу, миллионы раз больше массы Солнца. Эти объекты могли остаться со времен Большого взрыва и представлять собой темную материю.

Источник: Лента.ру

Лента.ру Исследователи из Центра холодной материи охладили вещество до миллионных долей градуса выше абсолютного нуля. Ученым удалось поставить рекорд по приближению к минимально возможному значению температуры. Результаты эксперимента опубликованы в журнале Nature Physics, кратко об исследовании рассказывается в пресс-релизе на сайте Phys.org.

Абсолютный нуль равняется минус 273,15 градуса Цельсия, или 0 кельвинов (К). При этом повышение температуры на один градус Цельсия равно ее повышению на один кельвин. Температура вакуума превышает абсолютный нуль на 2,7 К из-за теплового излучения, оставшегося после Большого взрыва и равномерно заполняющего Вселенную.

В ходе многочисленных экспериментов физикам удавалось достичь триллионных долей одного кельвина, охлаждая отдельные атомы, однако сделать то же самое с молекулами пока не удавалось. Чтобы решить эту проблему, ученые скомбинировали два традиционных подхода, понизив температуру молекул до рекордных долей градуса.

Исследователи использовали молекулы фторида кальция, которые помещались внутрь магнитно-оптической ловушки. Их охлаждали с помощью лазеров. Атомы вещества при этом поглощают фотоны излучения и переизлучают их, теряя больше энергии, чем приобретая. Однако таким способом возможно понижение температуры молекулы лишь до определенного предела (доплеровского). Чтобы преодолеть это ограничение, физики применили метод сизифова охлаждения, при котором используются два двигающихся навстречу друг другу лазерных пучка, забирающие кинетическую энергию у молекулы.

Ученые заявили, что температура охлажденных таким способом молекул достигла 50-миллионной доли градуса. По словам исследователей, это замедляет химические реакции, в которые вступает остывшее вещество, позволяя наблюдать за механизмами их протекания.

Источник: Лента.ру

Лента.ру Астробиолог НАСА Рокко Маничелли (Rocco Manicelli) заявил о возможном существовании в подповерхностном океане Энцелада биолюминесцентных организмов. Об этом Маничелли рассказал в интервью Gizmodo.

Специалист считает, что на Энцеладе могут жить тихоходки, которых также называют «маленькими водяными медведями». Они отличаются высокой живучестью и способны существовать как в горячих источниках, так и подо льдом. Энергия от гидротермальных источников луны, по словам Маничелли, преобразуется в свечение.

 «Это вполне возможно (...). Мы знаем, что организмы, которые живут в глазах некоторых глубоководных рыб, являются биолюминесцентными и способны излучать свет, — рассказал специалист. — "Водяные медведи" очаровательны. Это не выходит за рамки возможностей».

Межпланетная станция Cassini обнаружила, что водяные струи, извергаемые из недр Энцелада, содержат до 1,4 процента молекулярного водорода и до 0,8 процента углекислого газа. Эти соединения являются критически важными для биосинтеза метана микроорганизмами и показывают, что в подповерхностном океане спутника Сатурна присутствуют гидротермальные источники. Вблизи них происходят химические реакции между минеральными породами и органической материей.

Энцелад — шестой по размеру спутник Сатурна. Вокруг планеты луна обращается за 32,9 часа. Радиус Энцелада примерно в 25, а масса — в 200 тысяч раз меньше, чем у Земли.

Источник: Лента.ру

Лента.ру Международная группа астрономов обнаружила газовый гигант MOA-2016-BLG-227Lb, который в три раза массивнее Юпитера. Эта экзопланета удалена от Земли на 21 тысячу световых лет. Об этом сообщается на сайте Phys.org.

MOA-2016-BLG-227Lb была найдена в 2016 году с помощью телескопа MOA-II при Университетской обсерватории Маунт Джон. Для этого использовался метод, основанный на гравитационном микролинзировании. При этом явлении траектории световых лучей, исходящих от одного астрономического объекта, искажаются гравитационным полем другого небесного тела. Серия наблюдений с других телескопов позволила определить основные параметры планеты.

Астрономы выяснили, что объект относится к классу так называемых Супер-Юпитеров — планет, масса которых превышает массу самой крупной планеты Солнечной системы. Однако они недостаточно велики, чтобы быть коричневыми карликами, в которых протекают реакции термоядерного синтеза. Экзопланета вращается вокруг небольшой красной или оранжевой звезды.

Источник: Лента.ру

Лента.ру Межпланетная станция Cassini обнаружила, что водяные струи, извергаемые из недр Энцелада, содержат до 1,4 процента молекулярного водорода и до 0,8 процента углекислого газа. Эти соединения являются критически важными для биосинтеза метана микроорганизмами и показывают, что в подповерхностном океане спутника Сатурна присутствуют гидротермальные источники. Соответствующее исследование американских ученых опубликовано в журнале Science.

Изученный образец также содержит 96-99 частей воды (по объему), 0,1-0,3 части метана и 0,4-1,3 части аммиака. Аномально высокое содержание молекулярного водорода означает, что в недрах спутника Сатурна нарушено термодинамическое равновесие. Ученые полагают, что наиболее правдоподобным объяснением этого можно считать наличие в подповерхностном океане Энцелада гидротермальных источников, вблизи которых происходят химические реакции между минеральными породами и органической материей.

На Земле подобные процессы поддерживают существование в глубинах океанов экосистем анаэробных архей — примитивных микробов, получающих энергию без доступа кислорода. Пробы водяных струй научный инструмент INMS (Ion and Neutral Mass Spectrometer) станции Cassini взял в 2015 году во время ближайшего пролета от Энцелада.

Энцелад — шестой по размеру спутник Сатурна. Вокруг планеты луна обращается за 32,9 часа. Радиус Энцелада примерно в 25, а масса — в 200 тысяч раз меньше, чем у Земли.

У луны крайне разреженная атмосфера, а под водяной мантией — твердое силикатное ядро. Поверхность на севере покрыта кратерами, на юге их намного меньше (там наблюдаются необычные трещинные образования — «тигровые полосы», являющиеся источниками криовулканизма). Под ледяной поверхностью Энцелада есть океан. Химический состав выбросов криовулканов спутника свидетельствует, что его недра благоприятны для зарождения и развития жизни, а внутри океана, вероятно, гидротермальная активность нагревает воду до 90 градусов по Цельсию.

Миссия Cassini считается самой успешной программой НАСА по исследованию планеты Солнечной системы. Основная цель проекта заключается в исследовании Сатурна, его колец и самого крупного спутника планеты — Титана. Миссия запущена 15 октября 1997 года с мыса Канаверал во Флориде и 1 июля 2004-го вышла на орбиту Сатурна. 25 декабря 2004 года от спутника Cassini отделился зонд Huygens, который 14 января 2005-го высадился на поверхности Титана.

Финал миссии запланирован на 15 сентября 2017 года. В этот день Cassini должна быть затоплена в атмосфере Сатурна. Такой способ уничтожения аппарата позволит предотвратить возможное биологическое загрязнение наземными материалами Энцелада и Титана — спутников планеты, где ученые не исключают наличие примитивной жизни.

Источник: Лента.ру

Лента.ру Ученые из Лондонского университета и Королевского колледжа Лондона выяснили, что ежедневное использование маленькими детьми устройств с сенсорным экраном приводит к сокращению времени сна. Статья исследователей опубликована в журнале Scientific Reports. Кратко о ней рассказывает издание Gizmodo.

Авторы работы провели онлайн-опрос родителей, у которых были дети в возрасте от шести до 36 месяцев. Респонденты должны были указать среднюю продолжительность дневного и ночного сна их ребенка. Кроме того, они сообщали, сколько времени ему требуется, чтобы заснуть, а также частоту пробуждений ночью.

Примерно 70 процентов опрошенных владели сенсорными устройствами. При этом доля детей, пользующихся ими, составляла 75 процентов (всего их было 715).

Оказалось, что у детей, которые проводили больше времени за смартфонами и планшетами, сократилась продолжительность ночного сна. Несмотря на то что днем они спали чуть дольше, общее количество времени, отведенное на сон, стало меньше. При этом каждый час использования устройства отнимал в среднем 15,6 минуты отдыха. Также было отмечено, что пользующимся гаджетами детям сложнее заснуть.

Источник: Лента.ру

Лента.ру Астрономы выяснили, что обнаруженный ранее в Солнечной системе объект DeeDee является сферической карликовой планетой. Об этом сообщается на сайте Phys.org.

DeeDee был обнаружен осенью 2016 года с помощью 4-метрового телескопа «Бланко», который располагается в Межамериканской обсерватории Серро-Тололо в Чили. С помощью этого инструмента проводят наблюдения в рамках проекта Dark Energy Survey, целью которого является изучение темной энергии. При этом удалось запечатлеть 12 процентов неба, что позволяет вести поиск различных объектов. Так, было выявлено около 1,1 миллиарда небесных тел, подавляющее большинство которых оказались галактиками.

Телескоп «Бланко »позволил рассчитать расстояние и характеристики орбиты DeeDee, который в три раза дальше от Солнца, чем Плутон. Однако тогда астрономам не удалось вычислить его размеры и определить другие физические характеристики. Для той цели ученые использовали ALMA — Атакамскую большую решетку миллиметрового диапазона. Этот радиотелескоп, состоящий из 66 антенн, позволяет регистрировать тепловое излучение, исходящее от небесных объектов.

Оказалось, что диаметр DeeDee достигает 635 километров, что на одну треть меньше Цереры — ближайшей к Солнцу карликовой планеты. По оценке исследователей, при таком размере этот объект должен обладать достаточной массой, чтобы иметь сферическую форму. В этом случае он также представляет собой карликовую планету. Температура на поверхности DeeDee равна 30 кельвинов, или минус 243 градусов Цельсия. Объект отражает только 13 процентов падающего на него света.

Источник: Лента.ру

Страница 1 из 10

Все права защищены

Все материалы взяты из открытых источников и представлены исключительно в ознакомительных целях, только на локальном компьютере. 
Все права на статьи, книги, видео и аудио материалы принадлежат их авторам или правообладателям и издательствам и отмечены соответствующими ссылками на первоисточники. Любое распространение и/или коммерческое использование без разрешения законных правообладателей не разрешается. 

 

Правообладателям

Если Вы являетесь автором материалов или обладателем авторских прав, и Вы возражаете против его использования на моем интернет-ресурсе - пожалуйста, свяжитесь со мной. Информация будет удалена в максимально короткие сроки.
Спасибо тем авторам и правообладателям, которые согласны на размещение своих материалов на моем сайте! Вы вносите неоценимый вклад в обучение, воспитание и развитие подрастающего поколения.

Правообладателям

Статистика

Яндекс.Метрика

 

 

 

​ 

Сейчас на сайте

Сейчас 10 гостей и ни одного зарегистрированного пользователя на сайте