Wikipédia

Gravitačná vlna

(Presmerované z Gravitačné žiarenie)

Gravitačná vlna je porucha v zakrivení (tkaniny) časopriestoru, generovaná zrýchlenými hmotami, ktoré sa šíria ako vlny smerom od ich zdroja pri rýchlosti svetla. Navrhol ich Henri Poincaré v roku 1905[1] a následne ich predpovedal v roku 1916[2][3] Albert Einstein na základe jeho všeobecnej teórie relativity.[4][5] Gravitačné vlny prenášajú energiu ako gravitačné žiarenie, formu žiarivej energie podobnú elektromagnetickému žiareniu.[6] Newtonov gravitačný zákon, ktorý je súčasťou klasickej mechaniky, neumožňuje ich existenciu, pretože tento zákon je založený na predpoklade, že fyzické interakcie sa šíria okamžite (s nekonečnou rýchlosťou) – demonštruje to jeden zo spôsobov, ako metódy klasickej fyziky nedokážu vysvetliť javy spojené s relativitou.

Simulácia kolízie dvoch čiernych dier. Okrem vytvárania hlbokých gravitačných studní a spojenia sa do jednej väčšej čiernej diery, sa gravitačné vlny šíria smerom von, keď sa čierne diery otáčajú okolo seba.

Gravitačná astronómia je nový odbor pozorovateľskej astronómie, ktorá využíva gravitačné vlny na zhromažďovanie pozorovacích údajov o zdrojoch detegovateľných gravitačných vĺn, ako sú dvojhviezdy zložené z bielych trpaslíkov, neutrónových hviezd a čiernych dier; a udalostí, ako sú supernovy, a formovanie raného vesmíru krátko po Veľkom tresku.

Výskum upraviť

V roku 1993, Russell Alan Hulse a Joseph Hooton Taylor získali Nobelovu cena za fyziku pre objav a pozorovanie pulzaru PSR 1913+16, ktorý ponúkol prvý nepriamy dôkaz existencie gravitačných vĺn.[7]

V roku 2017 získali Nobelovu cenu za fyziku Rainer Weiss, Kip Thorne a Barry Barish preto, že priamo detegovali gravitačné vlny.[8][9][10]

Podľa teórie z apríla 2019 existuje efekt „gravitačno-vlnovej pamäte“ prostredia – gravitačné vlny zanechajú po prechode slabú stopu, ktorá pretrváva dlhšie a dá sa detegovať.[11]

Detektory upraviť

Prvé technológie na detekciu fungovali na princípe rezonancie masy, ktorá bola izolovaná od externých vibrácií. Išlo o veľké kovové valce napr. Weberov valec (1968), ALLEGRO (1991), alebo novšie guľové detektory Mario Schenberg (2003) a MiniGrail (2003).

V 90. rokoch 20. storočia začali vznikať pozemné interferometre. Tie fungujú na princípe odrazu laseru na veľkej vzdialenosti, kde sa deteguje časové oneskorenie laseru. Najznámejšie sú LIGO a VIRGO v USA a GEO 600 v Nemecku. Od roku 2020 funguje aj KAGRA v Japonsku.

European Pulsar Timing Array (EPTA) North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves (NANOGrav) a Parkes Pulsar Timing Array (PPTA) využívajú na detekciu gravitačných vĺn pulzary. Ide o predvídateľnosť časov príchodu impulzov z milisekundových pulzarov (MSP) a používa ich ako systém galaktických hodín. Rušenie prechádzajúcou gravitačnou vlnou bude mať konkrétny podpis v súbore pulzarov, a bude teda detegované.

Ďalšie detektory gravitačných vĺn sú plánované alebo vo výstavbe.[12]

Pozorovania upraviť

11. februára 2016, vedecké tímy LIGO a Virgo spoločne oznámili, že uskutočnili prvé pozorovanie gravitačných vĺn. Pozorovanie sa uskutočnilo 5 mesiacov predtým, 14. septembra 2015 pomocou detektorov LIGO. Zdrojom gravitačných vĺn bola kolízia binárnej čiernej diery GW150914 s celkovou hmotnosťou cca 62 M☉.[13][14][15] Po tomto oznámení LIGO zaznamenal dve ďalšie udalosti.[16][17] V auguste 2017, LIGO a Virgo pozorovali štvrtú gravitačnú vlnu zo zlúčenia čiernych dier[18] a piatu gravitačnú vlnu z binárnej neutrónovej hviezdy.[19] V roku 2020 detegovali LIGO a Virgo signál zo spojenia binárnej čiernej diery GW190521 s celkovou hmotnosťou cca 150 M☉. Zatiaľ najhmotnejší detegovaný zdroj.[20][21]

5. januára 2020 bolo uskutočnené pozorovanie GW200105. Išlo o spojenie čiernej diery s hmotnosťou 9 M☉ a neutrónovej hviezdy s hmotnosťou 1,9 M☉. K zlúčeniu došlo asi 900 miliónov svetelných rokov od Zeme. Pozorovanie GW200115 zachytili 15. januára 2020. Išlo o spojenie čiernej diery s hmotnosťou 6 M☉ a neutrónovej hviezdy s hmotnosťou 1,5 M☉. K zlúčeniu došlo asi 1 miliardu svetelných rokov od Zeme.[22]

Referencie upraviť

  1. ↑ Membres de l'Académie des sciences depuis sa création  : Henri Poincaré
  2. ↑ Einstein, A. Näherungsweise Integration der Feldgleichungen der Gravitation. Sitzungsberichte der Königlich Preussischen Akademie der Wissenschaften Berlin, June 1916, s. 688 – 696. Dostupné online.
  3. ↑ Einstein, A. Über Gravitationswellen. Sitzungsberichte der Königlich Preussischen Akademie der Wissenschaften Berlin, 1918, s. 154 – 167. Dostupné online.
  4. ↑ FINLEY, Dave. Einstein's gravity theory passes toughest test yet: Bizarre binary star system pushes study of relativity to new limits [online]. Phys.Org. Dostupné online.
  5. ↑ The Detection of Gravitational Waves using LIGO, B. Barish
  6. ↑ EINSTEIN, Albert; ROSEN, Nathan. On gravitational waves. Journal of the Franklin Institute, January 1937, s. 43 – 54. Dostupné online [cit. 2016-05-13]. DOI: 10.1016/S0016-0032(37)90583-0.
  7. ↑ Nobel Prize Award (1993) Press Release The Royal Swedish Academy of Sciences.
  8. ↑ Einstein's waves win Nobel Prize. BBC News, 3 October 2017. Dostupné online [cit. 2017-10-03].
  9. ↑ KAISER, David. Learning from Gravitational Waves. The New York Times, 3 October 2017. Dostupné online [cit. 2017-10-03].
  10. ↑ OVERBYE, Dennis. 2017 Nobel Prize in Physics Awarded to LIGO Black Hole Researchers. The New York Times, 3 October 2017. Dostupné online [cit. 2017-10-03].
  11. ↑ Phys. Rev. D 99, 084044 (2019) – Persistent gravitational wave observables: General framework [online]. journals.aps.org, 2019-04-25, [cit. 2019-05-13]. Dostupné online.
  12. ↑ The Newest Search for Gravitational Waves has Begun [online]. LIGO, 18 September 2015, [cit. 2015-11-29]. Dostupné online.
  13. ↑ CASTELVECCHI, Davide; WITZE, Witze. Einstein's gravitational waves found at last. Nature News, 11 February 2016. Dostupné online [cit. 2016-02-11]. DOI: 10.1038/nature.2016.19361  .
  14. ↑ Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger. Physical Review Letters, 2016, s. 061102. DOI: 10.1103/PhysRevLett.116.061102. PMID 26918975.
  15. ↑ Gravitational waves detected 100 years after Einstein's prediction | NSF – National Science Foundation [online]. . Dostupné online.
  16. ↑ LIGO SCIENTIFIC COLLABORATION AND VIRGO COLLABORATION. GW151226: Observation of Gravitational Waves from a 22-Solar-Mass Binary Black Hole Coalescence. Physical Review Letters, 2016, s. 241103. DOI: 10.1103/PhysRevLett.116.241103. PMID 27367379.
  17. ↑ GW170104: Observation of a 50-Solar-Mass Binary Black Hole Coalescence at Redshift 0.2. Physical Review Letters, 2017, s. 221101. DOI: 10.1103/physrevlett.118.221101. PMID 28621973. (po anglicky)
  18. ↑ European detector spots its first gravitational wave [online]. 27 September 2017, [cit. 2017-09-27]. Dostupné online.
  19. ↑ GW170817: Observation of Gravitational Waves from a Binary Neutron Star Inspiral. Physical Review Letters, 16 October 2017, s. 161101. DOI: 10.1103/PhysRevLett.119.161101. PMID 29099225.
  20. ↑ Phys. Rev. Lett. 125, 101102 (2020) - GW190521: A Binary Black Hole Merger with a Total Mass of $150\text{ }\text{ }{M}_{\ensuremath{\bigodot}}$ [online]. journals.aps.org, 2020-09-02, [cit. 2020-09-26]. Dostupné online.
  21. ↑ ABBOTT, R.. Properties and Astrophysical Implications of the 150 M ⊙ Binary Black Hole Merger GW190521 [online]. iopscience.iop.org, 2020 September 2, [cit. 2020-09-26]. Dostupné online.
  22. ↑ R. Abbott et al. Observation of Gravitational Waves from Two Neutron Star–Black Hole Coalescences. The Astrophysical Journal Letters, 2021; 915 (1): L5 DOI: 10.3847/2041-8213/ac082e. Dostupné online.

Pozri aj upraviť

Iné projekty upraviť

Zdroj upraviť

  Fyzikálny portál
Astronomický portál

Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článkov Gravitational wave na anglickej Wikipédii a Gravitational-wave observatory na anglickej Wikipédii.

Zdroj: „https://sk.wikipedia.org/w/index.php?title=Gravitačná_vlna&oldid=7234918“