Новости, гравитационно-волновая астрономия

Модераторы: morozov, mike@in-russia, Editor

Z
Сообщения: 472
Зарегистрирован: Пт дек 04, 2009 13:07

Re: Коллаборация LIGO, в которую входят российские учёные, объявила о регистрации гравитационных волн

Номер сообщения:#16   Z »

jurij :
Берем вашу стальную линейку. Рассмотрите случай попроще: возьмите тяжелую сферическую оболочку - там внутри линейка и массы. Потом измените радиус с большего на меньший : т.е. радиальное сжатие оболочки произведите на некоторую величину. Допустим изменение произошло мгновенно и зафиксировалось. Новое местное расстояние между массами стало = L+\Delta L. Почему так? Потому что массы остались на своем месте в координатах пространства Минковского(кпМ). Линейка вначале сохранит свою длину в кпМ. Но в местных координатах ее длина станет больше - возникнут силы упругости и в случае идеальной добротности линейка будет колебаться вечно - от максимума до минимума. А если есть потери - то постепенно местная длина линейки вернется к норме. А значит ответ на ваш вопрос для неидеальной линейки такой: новое местное расстояние для масс измеренное уже успокоенной линейкой = L+\Delta L.

Проблема в том что эффект слабый а шумы сильные. Ну если детектор работает, значит наверное принципиальные проблемы решены.А я рассуждаю просто. Есть реальный материальный объект. Есть набор свойств этого объекта. Есть физические величины, соответствующие этим свойствам. Есть связь между физическими величинами, выражаемая определенным образом математически- например второй закон Ньютона. Т.о. есть теория и ее предсказания. Есть эксперимент и результаты эксперимента по проверке предсказаний. ОТО описывает гравитационное взаимодействие и дает определенные предсказания. Все остальное (наверное) - это лирика, теория заговора, и чтение мыслей на расстоянии из чужой головы. :wink:

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 34393
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Коллаборация LIGO, в которую входят российские учёные, объявила о регистрации гравитационных волн

Номер сообщения:#17   morozov »

Fermi GBM Observations of LIGO Gravitational Wave event GW150914
V. Connaughton1, E. Burns2, A. Goldstein+;3, L. Blackburn4, M. S. Briggs5, B.-B. Zhang6C. M. Hui3, P. Jenke6, J. Racusin7, C. A. Wilson-Hodge3, P. N. Bhat6, W. Cleveland1,G. Fitzpatrick6, M. M. Giles8
, M. H. Gibby8, J. Greiner9, A. von Kienlin9, R. M. Kippen10,S. McBreen11, B. Mailyan6, C. A. Meegan6
, W. S. Paciesas1, R. D. Preece5, O. Roberts10,L. Sparke12, M. Stanbro2, K. Toelge9, P. Veres6, H.-F. Yu
9;13and other authors
ABSTRACT
With an instantaneous view of 70% of the sky, the Fermi
Gamma-ray Burst Monitor
(GBM) is an excellent partner in the search for electromagnetic counterparts to gravi-
tational wave (GW) events. GBM observations at the time of the Laser Interferometer
Gravitational-wave Observatory (LIGO) event GW150914 reveal the presence of a weak
transient source above 50 keV, 0.4 s after the GW event was detected, with a false alarm
probability of 0.0022. This weak transient lasting 1 s does not appear connected with
other previously known astrophysical, solar, terrestrial, or magnetospheric activity. Its
localization is ill-constrained but consistent with the direction of GW150914. The du-
ration and spectrum of the transient event suggest it is a weak short Gamma-Ray Burst
arriving at a large angle to the direction in which Fermi
was pointing, where the GBM
detector response is not optimal. If the GBM transient is associated with GW150914,
this electromagnetic signal from a stellar mass black hole binary merger is unexpected.
From our measurement of the
uence seen by GBM, we calculate a luminosity in hard
X-ray emission between 1 keV and 10 MeV of 1

http://gammaray.nsstc.nasa.gov/gbm/publ ... eprint.pdf
Без-имени-1.jpg
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Z
Сообщения: 472
Зарегистрирован: Пт дек 04, 2009 13:07

Re: Коллаборация LIGO, в которую входят российские учёные, объявила о регистрации гравитационных волн

Номер сообщения:#18   Z »

Брагинский В. Б. Гравитационно-волновая астрономия: новые методы измерений. УФН 170 7 743–752 (2000)
http://ufn.ru/ru/articles/2000/7/c/
Грищук Л.П., Липунов В.М., Постнов К.А., Прохоров М.Е., Сатьяпракаш Б.С. Гравитационно-волновая астрономия: в ожидании первого зарегистрированного источника. УФН 171 1 3–59 (2001)
http://ufn.ru/ru/articles/2001/1/a/

jurij , вот из Брагинского:
Изображение

Т.о., то что я здесь говорил, относится к случаю колебаний сферы, и изменению масштабного фактора вообще, т.е. это моя отсебятина. Поэтому, вы спрашивали про силы - вот вам и силы. Получается, когда идет гравитационная волна, земля как целое движется с одним ускорением, а массы с зеркалами - с разными, т.к. есть градиент ускорения. Значит Земля и массы с зеркалами, относительно "удаленного" наблюдателя, все таки меняют свое положение. Соответственно случай колебаний сферы и линейки внутри - это что-то другое, какой-то непонятный (но интересный) способ генерации энергии в детекторе. Так что я вас ввел в заблуждение - дико извиняюсь. Ребята из коллаборации все правильно поняли. А я чего-то ...

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 34393
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Коллаборация LIGO, в которую входят российские учёные, объявила о регистрации гравитационных волн

Номер сообщения:#19   morozov »

LIGO
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Изображение
Центр управления LIGO в Хэнфорде
Оригинал названия

Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory
Тип
лазерный гравитационно-волновой интерферометр
Расположение

США, Ливингстоне и Хэнфорд
Координаты


LIGO (англ. Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) — лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория. Проект был предложен в 1992 году Кипом Торном, Рональдом Дривером из Калифорнийского технологического института и Райнером Вайсом из Массачусетского технологического института. Проект финансируется американским Национальным научным фондом. Достигая по стоимости 365 миллионов долларов, этот проект является самым амбициозным среди всех когда-либо финансировавшихся фондом.

Международное научное сообщество LIGO (англ. LIGO Scientific Collaboration, LSC) представляет собой растущую с каждым годом группу исследователей: около 40 научно-исследовательских институтов и 600 отдельных учёных работают над анализом данных, поступающих с LIGO и других обсерваторий. В составе коллаборации работают и две научные группы из России: группа член-корр. РАН В. Б. Брагинского (Кафедра физики колебаний Физического факультета МГУ, Москва) и группа член-корр. РАН А. М. Сергеева (Институт прикладной физики РАН, Нижний Новгород).

11 февраля 2016 года сотрудники LIGO объявили об обнаружение гравитационных волн[1] из обнаруженного сигнала две чёрные дыры массами по 30 солнечных масс слились на расстоянии около 1,3 млрд световых лет от Земли[2][3].


Цели и задачи

Главная задача LIGO — экспериментальное обнаружение гравитационных волн космического происхождения. Эти волны впервые были предсказаны в общей теории относительности Эйнштейна в 1916 году, когда ещё не существовало технологий, необходимых для их обнаружения. Их существование было косвенно доказано[уточнить] при изучении пульсара PSR B1913+16 (за открытие пульсара учёные были награждены Нобелевской премией по физике 1993 года).

В августе 2002 года обсерватория LIGO начала наблюдение гравитационных волн. Как предполагается, их можно наблюдать в двойных системах (столкновения и взаимодействия нейтронных звёзд и чёрных дыр), при взрывах сверхновых звёзд, вблизи пульсаров и в остатках гравитационного излучения, порождённого Большим взрывом. Теоретически обсерватория может исследовать и такие гипотетические явления как космические струны и границы доменов (англ. Domain wall, границы, разделяющие регионы двух возможных минимумов потенциальной энергии (вакуумов)).

Обсерватория участвует в проекте Einstein@Home.
Изображение
Северный детектор (х-рукав) интерферометра в Хэнфорде

LIGO состоит из двух обсерваторий: в Ливингстоне (штат Луизиана)[4] и в Хэнфорде (штат Вашингтон)[5], удалённых друг от друга на 3002 километра. Поскольку скорость распространения гравитационных волн, как ожидают, равна скорости света, это расстояние даёт разницу в 10 миллисекунд, которая позволит определить направление на источник зарегистрированного сигнала.

Основной элемент каждой обсерватории — Г-образная система, состоящая из двух четырёхкилометровых плеч с высоким вакуумом внутри. Внутри такой системы устанавливается интерферометр Майкельсона, в каждом из плеч которого благодаря дополнительным зеркалам образуются резонаторы Фабри-Перо.

Одновременно с основным интерферометром может быть использован «малый» интерферометр. Длина плеча такого интерферометра вдвое меньше (2 километра), а резкости резонаторов Фабри-Перо в плечах те же, что и у основного интерферометра, что соответствует вдвое меньшему времени затухания. Из-за уменьшения времени звона, теоретически рассчитанная чувствительность малого интерферометра совпадает с чувствительностью основного интерферометра на частотах выше 200 Гц, но вдвое хуже на низких частотах.

Обсерватория в Ливингстоне работает с одним интерферометром в основном режиме. В 2004 году этот интерферометр был успешно усовершенствован посредством установки основанной на гидравлических актюаторах активной системы механического шумоподавления. Такая система обеспечивает ослабление вибраций на частотах 0,1—5 Гц на порядок. В этой полосе сейсмические вибрации обусловлены, в основном, микросейсмическими волнами и антропогенными источниками (дорожным движением, лесозаготовками и пр.)

В Хэнфордской обсерватории наряду с интерферометром, идентичным Ливингстонскому, используют также вдвое меньший интерферометр. Благодаря ограниченной сейсмической активности в юго-восточном Вашингтоне, в Хэнфорде допустимо было продолжать использовать пассивную систему шумоподавления.
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Z
Сообщения: 472
Зарегистрирован: Пт дек 04, 2009 13:07

Re: Коллаборация LIGO, в которую входят российские учёные, объявила о регистрации гравитационных волн

Номер сообщения:#20   Z »

jurij, Вы задали столько разных вопросов, что для того, что-бы не лженаучно-отсебячно на них ответить, надо очень много времени, т.к. необходимо выделить из них те, на которые можно ответить. А для этого по хорошему надо:

1. Сначала определится с понятиями и терминами, определениями физических величин, чтобы говорить на одном языке.
2. Потом рассмотреть известные факты.
3. Рассмотреть известные теории и эксперименты по проверке.
4. Математика - язык науки, значит надо общаться еще и на соответствующем математическом языке.
5. Потом уже переходить к вашим вопросам.

Давайте нашу болтовню переведем в личный раздел (предлагаю в личном разделе поговорить подробно и спокойно по вашим вопросам и моим ответам, пока еще не послали в баню за физику в стиле " фэнтези "). Тем более вы уже смогли убедиться, что я не специалист ( в личном разделе можно по плохому, а не 1- 2- 3 - 4 - 5). Если согласны, повторите ваше сообщение в личке. Я потихоньку стану вам отвечать.
Но тогда зачем городить огород с деформируемым пространством-временем?
Хотя, вот на этот вопрос я кажется знаю ответ: Чтобы предсказания теории совпадали с результатами эксперимента.

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 34393
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Коллаборация LIGO, в которую входят российские учёные, объявила о регистрации гравитационных волн

Номер сообщения:#21   morozov »

Но тогда зачем городить огород с деформируемым пространством-временем?
Что б не заниматься ерундой в плоском пространстве. Вы будете смеяться, но это выглядит сложнее чем в римановом.
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Z
Сообщения: 472
Зарегистрирован: Пт дек 04, 2009 13:07

Re: Коллаборация LIGO, в которую входят российские учёные, объявила о регистрации гравитационных волн

Номер сообщения:#22   Z »

Наверное, все-таки, волна распространяясь, не изменяет пространственные координаты ( в пространстве Минковского) центров масс, свободных, неподвижных тел. Местные координаты меняются, детектор регистрирует изменения. А сила (5) похоже, фиктивная, как сила инерции в НСО, и выражает взгляд местного наблюдателя. [Короче, требуется консультация специалиста...]

Dude
Сообщения: 25
Зарегистрирован: Сб апр 18, 2009 20:50
Откуда: Минск

Re: Коллаборация LIGO, в которую входят российские учёные, объявила о регистрации гравитационных волн

Номер сообщения:#23   Dude »

Интересно, почему нельзя обнаружить эту волну просто гравиметром, ведь делают же гравиразведку довольно точно?

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 34393
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Коллаборация LIGO, в которую входят российские учёные, объявила о регистрации гравитационных волн

Номер сообщения:#24   morozov »

Dude писал(а):Интересно, почему нельзя обнаружить эту волну просто гравиметром, ведь делают же гравиразведку довольно точно?
Ну, точность близко не лежит, но главное, гравиметр лежит на поверхности и он скорее будет измерять колебания почвы.
Нужен датчик большой протяженности из двух плеч. И непременно несколько датчиков, мало ли что может тряхнуть одно зеркало...
Изображение
работало как раз два датчика длиной в 4 км.
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Z
Сообщения: 472
Зарегистрирован: Пт дек 04, 2009 13:07

Re: Коллаборация LIGO, в которую входят российские учёные, объявила о регистрации гравитационных волн

Номер сообщения:#25   Z »

Геометрический подход не содержит явно тензора натяжений гравитационного поля ? Тогда с позиций ОТО приведенный мной эксперимент viewtopic.php?f=26&t=5536#p87051 сложно, либо совсем невозможно объяснить. В таком случае геометрический подход - это что то типа теплорода в термодинамике. Т.е. чисто геометрический подход сейчас (при том что искривленное пространство-время - действительно имеется в наличии) - это своего рода паллиатив , - такая вот у меня сегодня появилась гипотеза.

[вики: Теплоро́д — по распространённым в XVIII — начале XIX века воззрениям, невесомый флюид, присутствующий в каждом теле и являющийся причиной тепловых явлений. Введён в 1783 году Лавуазье.]

[вики: Паллиати́в (фр. palliatif от лат. pallium — покрывало, плащ) — неисчерпывающее, временное решение, полумера. Изначально этим словом называлось лекарство или какое-либо иное средство, дающее временное облегчение больному на уровне устранения отдельных симптомов или улучшения самочувствия, но не содействующее излечению болезни (то есть обеспечивающее симптоматическое, паллиативное лечение)].

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 34393
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Коллаборация LIGO, в которую входят российские учёные, объявила о регистрации гравитационных волн

Номер сообщения:#26   morozov »

Z писал(а):Геометрический подход не содержит явно тензора натяжений гравитационного поля ? Тогда с позиций ОТО приведенный мной эксперимент viewtopic.php?f=26&t=5536#p87051 сложно, либо совсем невозможно объяснить.
Ну не совсем так. Я привел ссылку в Вашей теме, где я получил почти правилное выражение для тензора энергии-импульса.
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 34393
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Коллаборация LIGO, в которую входят российские учёные, объявила о регистрации гравитационных волн

Номер сообщения:#27   morozov »

Аэрокосмос
Гравитационные волны, впервые были непосредственно обнаружены
Автор: Максим Синайский Вчера, 03:11 373 просмотра


Гравитационные волны, впервые были непосредственно обнаружены

Гравитационные волны (космическая рябь, которая искажает само пространство-время), впервые были непосредственно обнаружены .

В долгожданном объявлении сегодня (11 февраля), ученые работающие с лазерным интерферометром гравитационно-волновой обсерватории (LIGO) сообщили об обнаружении гравитационных волн. Сигнал, принятый LIGO пришел от столкновения двух черных дыр и был обнаружен 14 сентября 2015 двойным детектором LIGO в городе Ливингстон, штат Луизиана и Ханфорде, Вашингтон, сообщили ученые.

Это космическое столкновение выплеснуло гравитационные волны наружу со скоростью света, в результате чего возникли возмущения на ткани пространства-времени, похожие на волны от упавшего камешка в пруд. Две черные дыры массой в 29 и в 36 раз больше Солнечной столкнулись примерно 1,3 миллиарда лет назад. Во время этого процесса, масса примерно в три раза больше Солнечной была преобразована в гравитационные волны менее чем за секунду.



"Наши наблюдения гравитационных волн достигли амбициозной цели, изложенной больше пятидесяти лет назад - непосредственное обнаружение этого неуловимого явления и лучшее понимание вселенной", сказал исполнительный директор LIGO Laboratory Дэвид Рейтзе


Обнаружение гравитационных волн является важной вехой для астрономии и астрофизики. В отличие от световых волн, гравитационные волны не искажаются и не изменяются в результате взаимодействия с веществом, поскольку они мчатся сквозь пространство. Поэтому, по мнению исследователей LIGO, они несут «чистую» информацию об объектах и ​​событиях, которые их породили.


Гравитационные волны были впервые предсказаны Эйнштейном в его знаменитой работе об общей теории относительности в 1916 году. Одним из центральных принципов общей теории относительности является то, что пространство и время не отдельные вещи, а связаны друг с другом в одной ткани пространство-времени. Массивные объекты, например звезды, растягивают и искривляют эту ткань, как шар для боулинга изгибает резиновый лист.

Гравитационные волны это рябь на этой ткани пространства-времени. Предыдущие исследования подтвердили существование гравитационных волн при ускорении (или замедлении) массивных объектов - через косвенные методы. Но LIGO впервые напрямую обнаружил это загадочное явление.

LIGO может обнаружить только относительно сильные гравитационные волны, которые образуются при катастрофических событиях, таких как слияние черных дыр, или столкновение сверхплотных старых звезд называемых нейтронные звезды. Детектор также можете найти гравитационные волны, от взорвавшейся звезды, известной как сверхновая.

Увидеть эти пространственно-временные волны очень сложно. Когда гравитационная волна проходит через Землю, она сжимает пространство в одном направлении и растягивает его в другом. LIGO ищет эти деформации пространства-времени с помощью двух "L" -образных детекторов: один находится в городе Ливингстон, Луизиана, а другой в Ханфорде, Вашингтон.

Детектор состоит из двух плеч 4 км в длину с высоким вакуумом внутри. Внутри установлен интерферометр Майкельсона (система состоящая из зеркал и лазеров, позволяющая очень точно определить расстояние). Когда проходит гравитационная волна, она сжимает одно плечо и растягивает другое, в результате появляется разница в длине плеч, которую фиксирует интерферометр. Когда волну фиксируют оба детектора - учены могут быть уверены что сигнал реальный, а не вызванный окружающей средой вокруг одного из детекторов. Также данные с двух точек позволяют определить ее направление.

Гравитационные волны, впервые были непосредственно обнаружены
Изображение

Это кажется достаточно простым прибором, но изменение длины каждого плеча гораздо меньше, чем размер атомного ядра. Если детектор LIGO увеличить до таких размеров, что он будет простираться от Солнца до ближайшей звезды - Проксимы Центавра, расположенной в 4,243 световых лет (40140000000000 км) от нас - изменение длины будит шириной с человеческий волос, сказал один ученый LIGO.

Это не первый раз, когда гравитационные волны появляются в новостях. В 2014 году ученые, использующие телескоп BICEP2 в Антарктике объявили, что они обнаружили подписи гравитационных волн в фоновом микроволновом излучении. Но это была ошибка, космической обсерватория Планка не подтвердила предполагаемые подписи.

Видео объясняющее что такое гравитационные волны:



Запись пресс конференции российских ученых:


С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 34393
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Коллаборация LIGO, в которую входят российские учёные, объявила о регистрации гравитационных волн

Номер сообщения:#28   morozov »

Я бы посоветовал Вам прочитать определение физического пространства.
Но не собираюсь этого делать.

Для интересующихся физикой по секрету скажу (цитата из ФЭ).
ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ в физике определяются в общем виде как
фундам. структуры координации материальных объектов и их состояний:
система отношений, отображающая координацию сосуществующих объектов
(расстояния, ориентацию и т. д.), образует пространство, а система отношений,
отображающая координацию сменяющих друг друга состояний или явлений
(последовательность, длительность и т. д.), образует время. П. и в. являются
организующими структурами разл. уровней физ. познания и играют важную
роль в межуровневых взаимоотношениях. Они (или сопряжённые с ними
конструкции) во многом определяют структуру (метрическую, топологическую
и т. д.) фундам. физ. теорий, задают структуру эмпирич. интерпретации и
верификации физ. теорий, структуру операциональных процедур (в основе
к-рых лежат фиксации пространственно-временных совпадений в измерит.
актах, с учётом специфики используемых физ. взаимодействий), а также
организуют физ. картины мира. К такому представлению вёл весь историч. путь
концептуального развития.
Для более глубокого понимания полезно знать что на практике означает искричление простраснства (Меллер)
§ 8.6. Непосредственное измерение метрики. Геометрия n-мерного пространства
................................
Таким образом, геометрия на поверхности становится эмпирической, и ис-
следование ее ограничено лишь точностью измерений. Теперь вообразим, что
мы нагреваем поверхность в окрестности точки, где приложена измерительная
188
линейка, в результате чего она удлиняется. Если не учитывать это удлине-
ние, то с помощью описанного выше метода получаются неточные значения
для компонент метрического тензора. Однако, поскольку термическое расши-
рение зависит от материала измерительных линеек, такую погрешность легко
учесть и получить «реальные» значения для компонент метрического тензора.
С другой стороны, очевидно, что если все измерительные линейки вблизи дан-
ной точки по какой-либо причине удлинились в одинаковой степени, неза-
висимо от материала линеек, то такое удлинение невозможно заметить и
учесть однозначным образом. Поэтому нельзя утверждать, что такое удлине-
ние имеет место, а с физической точки зрения метрический тензор и другие
геометрические величины, полученные с помощью таких измерений, должны
давать «реальную» геометрию на поверхности.
Все рассуждения данного параграфа для случая двух измерений можно
обобщить на пространства 3, 4 и n измерений. Разница лишь в том, что точки
в я-мерном пространстве характеризуются n координатами хi и все индексы
в предыдущих формулах должны теперь изменяться от 1 до n. Тогда длина
линейного элемента и угол между двумя линейными элементами снова опреде-
ляются формулами (8.18) и (8.19) соответственно, а геодезические линии —
с помощью п уравнений (8.30) или из вариационного принципа (8.21), (8.22),
(8.29).
На самом деле все это проходили в школе. Узнать является ли наше пространство плоское (эвклидово) проще простого - проверить теорему Пифагора. На масштабах солнечной системы это делается более - менее просто. В масштабах земли посложнее. Проект LIGO и аналогичные ловят только изменения кривизны, LIGО поймал первый.
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 34393
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Коллаборация LIGO, в которую входят российские учёные, объявила о регистрации гравитационных волн

Номер сообщения:#29   morozov »

Семинар по гравитации и космологии
им. А.Л. Зельманова
со-председатели:
проф. Сажин М.В. и академик РАН Старобинский А.А.
No.283
24 февраля (среда) 2016 г.
17:00
Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга
Московского Государственного Университета им. М.В. Ломоносова
(ГАИШ МГУ)
119992 Университетский пр-т, 13
конференц-зал (2 этаж)

Название:
Consequences of the LIGO direct detection of gravitational waves for
relativistic astrophysics and gravity theory

Автор(ы):
K. A. Postnov, A. A. Starobinsky

Аннотация:
Direct detection of gravitational waves by the LIGO collaboration has confirmed many
theoretical predictions of general theory of relativity and relativistic
astrophysics including the theory of black holes. We remind them and discuss future
perspectives of new discoveries.
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 34393
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Коллаборация LIGO, в которую входят российские учёные, объявила о регистрации гравитационных волн

Номер сообщения:#30   morozov »

Прямая регистрация гравитационных волн
1 марта 2016

С помощью гравитационно-волнового детектора LIGO впервые напрямую зарегистрированы гравитационные волны от слияния двух чёрных дыр. Гравитационные волны были предсказаны А. Эйнштейном в 1916 г., но до настоящего времени их существование обнаруживалось лишь косвенно по эффекту изменения орбиты двойного пульсара PSR B1913+16. Первая прямая регистрация осуществлена 14 сентября 2015 г. двумя независимыми лазерными интерферометрами, находящимися в США на расстоянии 3 тыс. км друг от друга. Сигнал, получивший обозначение GW150914, был зарегистрирован двумя детекторами с задержкой по времени 7 мс, объясняемой распространением гравитационной волны со скоростью света. Если учесть этот сдвиг по времени и различную ориентацию детекторов, то форма сигнала в двух детекторах совпадает с точностью до шумов измерения. Принципиальная схема интерференционного эксперимента для обнаружения гравитационных волн, которая реализована в детекторах LIGO, была предложена М.Е. Герценштейном и В.И. Пустовойтом в 1962 г., а фундаментальный вклад в разработку методик регистрации сверхслабых сигналов внесли В.Б. Брагинский, К. Торн и их коллеги (см., например, обзоры УФН 86 433 (1965), УФН 170 743 (2000), УФН 171 3 (2001)). Детекторы представляют собой модифицированные интерферометры Майкельсона с плечами длиной 4 км, тщательно изолированные от сейсмических и других помех. Гравитационная волна изменяет длину плеч, вызывая тем самым сдвиг фаз распространяющихся по ним лазерных сигналов, что приводит к сдвигу наблюдаемой интерференционной картины. Чувствительность интерферометров LIGO позволяет заметить удлинение их плеч на величину всего 10-17 см. Частота сигнала GW150914 за время его наблюдения (∼0,2 с) нарастала от 35 до 250 Гц и имела пиковую амплитуду h=1,0×10-21. Форма GW150914 в точности соответствует предсказанию общей теории относительности для последней стадии перед слиянием двух чёрных дыр, обращающихся друг вокруг друга по орбите, а также сигнала, производимого затухающими колебаниями образующейся после слияния вращающейся чёрной дырой. Было установлено, что слились чёрные дыры с массами 36M☉ и 29M☉на расстоянии 410+160-180 Мпк от Земли. Отношение сигнал-шум в данных наблюдениях достигало величины 24, а статистическая значимость регистрации сигнала составила 5,1σ. Таким образом, продемонстрировано существование двойных систем, состоящих из чёрных дыр с массами вблизи максимальных масс, которые могли бы появиться при взрывах коллапсирующих сверхновых в результате стандартной звёздной эволюции. Не исключено, однако, что чёрные дыры родились в результате коллапсов массивных догалактических звёзд или образовались в результате слияний чёрных дыр меньших масс в плотных звёздных скоплениях. В качестве сопутствующего результата получено ограничение на массу гравитона mg<1,2×10-22 эВ. Это ограничение, однако, меньше, чем ранее было получено из динамики скоплений галактик и слабого линзирования. Локализация GW150914 по данным LIGO имела на небе вид полосы площадью 600 кв. град. Спустя время 0.4 с после GW150914 с помощью Монитора гамма-всплесков (GBM) космической обсерватории им. Э. Ферми из участка этой полосы была зарегистрирована слабая гамма-вспышка. Каких-либо земных или астрофизических источников вспышки обнаружено не было. Пока неясно, как при слиянии двух чёрных дыр мог бы быть сгенерирован гамма-сигнал, если он не являлся случайной проекцией. Наблюдение GW150914 открывает эру гравитационно-волновой астрономии и позволит в будущем проверить модификации общей теории относительности. В коллаборации LIGO принимают участие российские исследователи из МГУ и Института прикладной физики (г. Нижний Новгород). Источники: Phys. Rev. Lett. 116 061102 (2016), arXiv:1602.03920 [astro-ph.HE]
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Ответить

Вернуться в «Дискуссионный клуб / Debating-Society»