Гравитационна вълна

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към: навигация, търсене

Гравитационна вълна е термин във физиката, който представлява периодично смущение в кривината на пространство-време, разпространяващо се като вълна, пораждащо се от силите на привличане между гравитационни тела с променливо ускорение[1] и водещо до промени в гравитационното поле.

Съществуването на гравитационни вълни е предречено от Алберт Айнщайн през 1916 г.[2][3] в неговата Обща теория на относителността като вероятно следствие от Лоренцовата ковариантност. Потвърдено е едва в края на 2015 г. от учени, работещи с данни от обсерваторията LIGO в САЩ.

Същност[редактиране | редактиране на кода]

Уравненията на Алберт Айнщайн имат решение като вълнови функции, представляващи движещи се със скоростта на светлината изменения в пространство-времето. Слабата (линейната) гравитационна вълна е напречна вълна с два компонента, или има две поляризации.

Генериране на гравитационни вълни[редактиране | редактиране на кода]

Всяка движеща се с ускорение маса или тяло е източник на гравитационни вълни. Силни гравитационни вълни се получават при гигантски маси и/или огромни ускорения. Амплитудата на вълната е пропорционална на масата и нейното ускорение, тоест, ~ma. Обаче, за да се придаде ускорение на даден обект, на него трябва да му действа с някаква сила друг обект. Този друг обект, според 3-тия закон на Нютон, изпитва обратното въздействие. Следователно:

  • m1a1 = – m2a2.

Излиза, че гравитационни вълни не може да се излъчват от единичен обект, а винаги от двойка обекти. И поради интерференцията между тези две вълни те в значителна степен се унищожават.

Най-силните източници на гравитационни вълни са:

  • Сблъскващи се галактики – масите са гигантски, но ускоренията – умерени.
  • гравитационен колапс на двойна система от компактни обекти – огромни ускорения при значителна маса

Регистриране на гравитационните вълни[редактиране | редактиране на кода]

Регистрирането на гравитационните вълни е твърде трудно поради тяхната малка амплитуда. Опити за приемане на гравитационни вълни се правят от 70-те години на XX век. За първи път са засечени успешно на 14 септември 2015 г. от гравитационната обсерватория LIGO (Laser Interferometric Gravitational Observatory-Лазерна интерферометрична гравитационна обсерватория) в двете гравитационни антени на експеримента в Ливингстън, щата Луизиана, САЩ (30°33′46.42″ с. ш. 90°46′27.27″ з. д. / 30.562894° с. ш. 90.774242° з. д.) и Ханфорд, щата Вашингтон, САЩ (46°27′18.52″ с. ш. 119°24′27.56″ з. д. / 46.455144° с. ш. 119.407656° з. д.).[4][5][6][7] Техен източник е сливането на двойка въртящи се една около друга черни дупки с маси съответно 29 и 36 пъти масата на Слънцето, които образуват обща черна дупка с маса 62 пъти масата на Слънцето, а разликата от сумата на масите си излъчват като енергия в пространството. Новината за откритието е публикувана официално в научното списание Physical Review Letters шест месеца по-късно – на 11 февруари 2016 г.[4]

По стечение на обстоятелствата това е и първото пряко доказателство за съществуването на черни дупки въобще, за съществуването им в двойки и за това, че могат да се сблъскват и сливат.[8]

Влияние[редактиране | редактиране на кода]

Когато гравитационната вълна минава покрай опредена точка в пространството, в съответната точка се наблюдават промени в пространство-времето поради ефекта на разпъване. Разстоянията между  свободни обекти се увеличават и скъсяват ритмично, докато вълната отминава в честота отговаряща на честотата на вълната. Магнитудът на този ефект намалява обратнопропорционално на разтоянието изминато от източника. Съществуват много обекти, за които се предполага, че са мощни източници на гравитационни вълни поради огромно увеличение на тяхната маса. Въпреки това, поради астрономическите разстояния до подобни източници, ефекта който се измерва на Земята е много малък.

Гравитационните вълни навлизат в места от пространство-времето, където електромагнитните вълни не могат. Очаква се, чрез тях да можем да получим повече информация за черните дупки и други интересни обекти в далечната вселена, които не могат да бъдат наблюдавани чрез оптични и радио телескопи. Точни изчисления на гравитационните вълни ще позволи на учените да тестват по-обстойно общата теория на относителността.

Чрез изучаването на тези вълни, учените ще са способни да установят какво се е случило при всяко по-необичайно събитие във вселената. Стивън Хокинг и Уорнър Израел са определили честотата която може да бъде засечена: 10^7Hz до 1011Hz

Източници[редактиране | редактиране на кода]

  1. Энциклопедия «Физика космоса», статья «Гравитационное излучение»
  2. Einstein, A. Näherungsweise Integration der Feldgleichungen der Gravitation. // Sitzungsberichte der Königlich Preussischen Akademie der Wissenschaften Berlin part 1. June 1916. с. 688–696.
  3. Einstein, A. Über Gravitationswellen. // Sitzungsberichte der Königlich Preussischen Akademie der Wissenschaften Berlin part 1. 1918. с. 154–167.
  4. а б B. P. Abbott et al. (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration), „Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger“, Phys. Rev. Lett. 116, 061102 – Published 11 February 2016
  5. „Gravitational waves: breakthrough discovery after two centuries of expectation“, The Guardian, 11 February 2016
  6. „Революция във физиката: Гравитационните вълни съществуват“, Наука OffNews, 11 февруари 2016
  7. „Има гравитационни вълни – учени потвърдиха теорията на Айнщайн“, Дневник, 11 февруари 2016
  8. Martin Hendry „Gravitational waves found: the inside story“, The Conversation – Published 11 February 2016

Външни препратки[редактиране | редактиране на кода]