zagalovok_foruma_090509
Приложение к сайту -Ветераны войск ПВО системы С- 200 .

Копилка идей и мыслей

Информация о пользователе

Привет, Гость! Войдите или зарегистрируйтесь.


Вы здесь » Копилка идей и мыслей » Остров Пасхи. Новый взгляд. » Гравитационные волны Большого Взрыва.


Гравитационные волны Большого Взрыва.

Сообщений 1 страница 10 из 11

1

Волны пространства-времени

В середине марта этого года американские ученые объявили, что им удалось обнаружить в космическом фоновом излучении следы гравитационных волн, возникших в первые мгновения жизни Вселенной (см. «Новости науки», «З–С», 7/14). В ближайшие месяцы полученные результаты должны пройти проверку. Но уже сейчас многие физики уверены в том, что открытие состоялось.
Наша Вселенная возникла 13,8 миллиарда лет назад, порожденная Большим Взрывом, и вот уже несколько поколений ученых пытаются понять все детали происходивших тогда событий. История мироздания началась с того, что взорвался «первичный атом», и это породило время, пространство и материю.
Но проблема была не только в том, что Большой Взрыв не подчинялся законам точных наук. Важнейший момент истории Вселенной пребывал за гранью познания. В этой сингулярной (особой) точке, расположенной на оси пространства-времени, общая теория относительности переставала действовать, поскольку давление, температура, плотность энергии и искривление пространства устремлялись в бесконечность, то есть теряли всякий физический смысл. Лишь к концу 1960-х годов ученые убедились в том, что в рамках теории Эйнштейна сингулярность Большого Взрыва неизбежна. Но это не облегчило работу теоретиков.

см. ниже...

2

Волны и космическая инфляция

Приверженцы теории Большого Взрыва долго не могли описать на языке физики, как именно расширялась наша Вселенная после того, как возникла буквально из ничего. Ведь самые отдаленные области космоса обладают одними и теми же физическими свойствами, хотя их и разделяют громадные расстояния и они не могут взаимодействовать друг с другом, точнее говоря, такое взаимодействие возможно только в том случае, если – вопреки постулату Эйнштейна – допустимо движение со сверхсветовой скоростью.
Стремясь обойти этот запрет, американский физик Алан Гут на рубеже 1970–1980-х годов предложил идею «космической инфляции» (независимо от него к той же идее пришли несколько других ученых). По этой гипотезе, в считанные мгновения после Большого Взрыва наша только что родившаяся, крохотная Вселенная стремительно разрослась, расширяясь со сверхсветовой скоростью. Это, однако, не нарушало принципа предельности скорости света, поскольку тут не было передачи сигнала через пространство, а происходило расширение самого пространства.
Вся гипотеза инфляции основывалась на удивительных физических допущениях, вспоминал Алан Гут, например, «на том, что силы гравитации могут не только притягивать объекты друг к другу, но и взаимно отталкивать их (яблоко, внезапно полетевшее к Луне, а не к Земле, – вот зримый символ космической инфляции. – А.В.), а еще на том, что энергия гравитационного поля может быть не только положительной, но и отрицательной». Впрочем, «эпоха космической инфляции» в истории нашей Вселенной длилась так недолго – буквально доли мгновения, что по сравнению с ней секунда покажется вечностью. За это время космос преобразился – стал непомерно велик по меркам Микромира, в котором был рожден. В период космической инфляции размеры Вселенной увеличились, по разным оценкам, в 1030–10100 раз.
Гипотеза космической инфляции, поначалу казавшаяся «фантастикой», «дикостью», стала теперь общепринятой. Правда, нам по-прежнему непонятно в деталях, как протекал процесс инфляции, сколько времени он длился, а также как закончился – внезапно или постепенно. И все же эта гипотеза является одной из основ современной космологии, хотя никаких прямых ее подтверждений за тридцать лет поисков так и не удалось найти. Без этого здание космологии напоминало замок, повисший в воздухе на незримой опоре – опоре, которой могло и не быть. Неужели это так?
Для нашего разговора важно следующее. Гипотеза инфляции гласит, что при стремительном расширении Вселенной возникли гравитационные волны. Они беспрепятственно проносились по космосу, деформируя пространство-время – растягивая и сжимая его.
Но что же такое эти волны?

см. ниже...

3

Волны и Эйнштейн

В 2015 году научный мир отметит столетие со дня создания общей теории относительности Альберта Эйнштейна. Эта теория заложила сами основы нашего понимания пространства и времени. Среди прочего, она объяснила и предсказала многие космические феномены, неизвестные тогда науке или же непонятные ей. Это и эффект гравитационных линз, то есть отклонение света близ громадных скоплений вещества (теперь мы скажем «близ галактик и черных дыр»), это и красное смещение света, вызванное мощной гравитацией, это и феномен черных дыр.
За минувшие сто лет почти все, что было предсказано Эйнштейном, удалось экспериментально подтвердить. Лишь гравитационные волны так и не были до сих пор обнаружены. Они оставались последним несбывшимся прогнозом Эйнштейна.
И все же, незримые, не найденные никем, они давно самовольно нахлынули на мир физики, стали привычным элементом ряда научных теорий. По Эйнштейну, они возникают при ускоренном движении громадных масс вещества, – например, при взрывах сверхновых звезд и слиянии двойных звезд. Часть выделяющейся при этом энергии уносят с собой гравитационные волны. Они возникают также при столкновении галактик или падении крупных объектов в недра черной дыры. Их порождает и столкновение черных дыр. Расчеты показывают, что после такой сшибки черные дыры теряют до 40% своей массы, излученной в виде гравитационных волн.
В классической механике Ньютона ни о каких «волнах гравитации» нет и речи. Эйнштейну пришлось переосмыслить само понятие гравитации, чтобы заговорить о них. Согласно общей теории относительности, гравитация являет собой искривление пространства. Близ любого массивного тела окружающее его пространство деформируется. Но эту деформацию нельзя представлять себе только лишь в виде неподвижной «вмятины», получаемой пространством, – наподобие той вмятины, что образуется в листе жести, если с силой бросить в него камень. Нет, тут уместно и другое сравнение. Если тот же камень бросить в воду, то во все стороны от него разойдутся круги – волны, вызванные падением камня. Точно такие же волны – только гравитационные – расходятся во все стороны от ускоренно движущихся массивных тел.
Тот же удачно выхваченный, как камешек из-под ног, пример помогает понять и важную особенность гравитационных волн. Если наш воображаемый камень вызывает мельтешение волн только упав в воду, то гравитационные волны могут распространяться и в абсолютно пустом пространстве. Это – волны, сотрясающие само пространство-время. Они пронизывают его, словно сейсмические волны – Землю. Они пробегают с одного конца галактики на другой, и вся толща вещества, сквозь которую они пробиваются, не способна их ослабить. «Под действием гравитационных волн вещество, лежащее на их пути, – поясняет американский физик Кип Торн, – поочередно растягивается и сжимается в направлении, перпендикулярном оси, вдоль которой распространяются эти волны».
На самом деле, подобные растяжения и сжатия минимальны. Мы не замечаем их. Насколько легко гравитационные волны проникают в научные гипотезы, настолько же легко они исчезают, стоит лишь попытаться увидеть их наяву. Какие бы эксперименты до сих пор ни ставили ученые, им так и не удалось разглядеть эти волны. Их амплитуда чрезвычайно мала. По этой причине Эйнштейн писал, что «гравитационные волны, вероятно, никогда не удастся наблюдать».
Вот простой пример, подтверждающий это. Допустим, в центре нашей Галактики, то есть сравнительно близко от нас, слились две нейтронные звезды. Поток гравитационных волн, вырвавшийся из очага катастрофы, возвестил об этом событии. Расчеты показывают, что энергия этих волн должна в тысячи раз превышать энергию излучения Солнца. Однако даже такой мощный выплеск энергии ускользнул бы от внимания точнейших приборов. Ведь «содрогнувшись» от гравитационной волны, пронесшейся по ней, Галактика хоть и сожмется, но при этом любой ее объект длиной, скажем, в один километр станет короче всего лишь на 10–15 метра. Это в сто тысяч раз меньше диаметра атома водорода. Понятно, что зафиксировать такую величину невероятно трудно – тем более что свои помехи вносит микросейсмическая активность земных недр. Еще недавно подобную точность измерений и вовсе считали недостижимой.
Что еще мы знаем об этих волнах? Из общей теории относительности следует, что любые изменения в гравитационном поле происходят отнюдь не мгновенно, как в механике Ньютона, а распространяются со скоростью света, подобно электромагнитным волнам. Тем не менее, гравитационные волны принципиально отличны от электромагнитных. Последние позволяют описать свойства видимого нами вещества. Но его доля в мироздании не превышает пяти процентов. Гравитационные волны, как полагают ученые, могут быть вестницами темного вещества, в основном и заполняющего космос. Ведь только сила гравитации выдает присутствие темного вещества во Вселенной.

см. ниже...

4

Волны и «Эйнштейн»

Астрономы делят гравитационные волны на несколько классов. Во-первых, кратковременные волны. В считанные доли секунды их источники излучают больше энергии, чем Солнце за все время своего существования. Возникают эти волны при взрывах звезд и столкновениях нейтронных звезд и черных дыр.
Периодические гравитационные волны можно заметить лишь из космоса, поскольку вести наземные наблюдения мешает сейсмическая активность нашей планеты. Источником их являются двойные звезды, а также нейтронные звезды.
Стохастические (случайные) волны возникают при наложении нескольких периодических процессов, протекающих очень далеко от Земли, а также являются результатом слабых или очень отдаленных единичных событий.
На протяжении вот уже двух десятилетий ученые пытаются зафиксировать гравитационные волны. Для этого сооружают громадные установки – детекторы, протянувшиеся на километры. Они призваны заметить крохотные растяжения и сжатия пространства – следы гравитационных волн, достигших нашей планеты.
Так, в 1994 году немецкие и британские ученые начали строить в окрестности Ганновера детектор GEO600 (длина плеча – 600 метров), который следит теперь за гравитационными волнами. Его интерферометры ведут наблюдение в диапазоне от 1 до 10 тысяч герц. В десятки раз выше чувствительность сооружаемых сейчас детекторов LIGO (США) и Virgo (Италия). Предполагается, что они войдут в строй в 2015 году.
Особенно большие надежды ученые возлагают на следующее поколение детекторов. Вот тогда, считают многие, и начнется становление гравитационно-волновой астрономии. Ведь эти волны содержат информацию о процессах, протекающих в космосе, которую нельзя получить иначе. «Эти завитки искривленного пространства-времени доносят до нас тайные весточки мироздания», подобно тому, как акустические волны доносят до публики информацию об оркестре, поясняет Кип Торн, они, «быть может, помогут нам даже расслышать шум Большого Взрыва». Для астрофизиков это – новое окно в космос.
Самый перспективный и утопичный на сегодня проект – строительство подземной европейской обсерватории «Эйнштейн», которая расположится на глубине порядка 200 метров. Но пройдет не одно десятилетие, прежде чем она вступит в строй. Пока разработана лишь ее концепция. Строительство же начнется ближе к 2020 году. Зато, полагают ученые, мощность телескопа «Эйнштейн» позволит ему зарегистрировать даже гравитационные волны, возникшие при столкновении двух черных дыр, которые располагаются на окраине видимой Вселенной и образовались в те времена, когда мироздание было еще в десятки тысяч раз меньше, чем сегодня.
Обнаружить же гравитационные волны, возникшие сразу после Большого Взрыва, означает доказать, что Вселенная пережила тогда стадию инфляционного расширения. При этом ее буквально «трясло» от гравитационных волн. Они оставили свой след и в раскаленном газе, заполнявшем мироздание, и в космическом фоновом излучении. Вот только в различных моделях инфляции этот след разнится. В некоторых сценариях он так мал, неприметен, что его никогда не удастся уловить, измерить. Другие модели оставляли ученым шанс заметить волны, возникшие во время космической инфляции.
Обнаружить эти гравитационные волны означает подвести под здание космологии, все еще висящее в воздухе, прочный фундамент. Недаром их поиск стал одной из главных задач современной космологии.

см. ниже...

5

Волны и реликтовое излучение

Среди тех, кто занимался поиском, была коллаборация BICEP2 (ее возглавлял Джон Ковач из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики). Ее главным орудием стал микроволновый телескоп BICEP2, размещенный на Южном полюсе, в районе американской станции Амундсен-Скотт, на высоте почти 3000 метров над уровнем моря, там, где атмосферный воздух уже заметно разрежен. Температура детекторов телескопа была лишь на 0,25 градуса выше абсолютного нуля. Это обеспечило его высокую чувствительность. В общей сложности он был оснащен 512 детекторами (к слову, уже намечен и новый эксперимент – BICEP3; там число детекторов возрастет до 2560).
Телескоп BICEP2 не случайно был установлен в Антарктиде, ведь для астрономов этот континент, прежде всего, пустыня и уж потом, во вторую очередь, снежная пустыня. Влажность воздуха, то есть количество водяных паров, содержащихся в атмосфере и поглощающих микроволновое излучение, здесь необычайно мала, а потому ничто не мешает астрономам вести наблюдение за отдаленными уголками мироздания. Кроме того, Антарктида почти не населена людьми. Поэтому здесь нет мощного электромагнитного фона, создаваемого человеком в других районах планеты.
Благодаря уникальным условиям наблюдения ученым удалось выявить неразличимые прежде особенности космического фонового, или реликтового, излучения. Оно возникло через 380 тысяч лет после того, как родилась Вселенная. Его нередко называют «эхом Большого Взрыва». Это излучение, словно фотографическая картина, запечатлело события, происходившие в ранний период истории Вселенной. Это – самый древний свет, вспыхнувший в мироздании.
До его появления Вселенная была настолько плотной, что электромагнитное излучение (в том числе световое) не могло распространяться в ней. Оно рассеивалось на теснившихся всюду элементарных частицах. Лишь когда Вселенная остыла так сильно, что электроны и протоны, мешавшие прежде распространению света, соединились, образовав атомы нейтрального водорода, она сразу стала прозрачной. Ее залило светом.
Космическое фоновое излучение распределялось вовсе не равномерно. Присутствующие в нем крохотные неоднородности свидетельствовали о перепадах в температуре излучения. Объяснились они тем, что у Вселенной давно сложилась своя четкая структура.
Из-за квантовых флуктуаций Вселенная была неоднородна еще перед началом инфляции. После ее мгновенного расширения эти неоднородности разрослись до космических масштабов. Там, где плотность энергии была выше, сосредоточивалось и все больше вещества, образовывались его сгустки. Они задали будущую структуру мироздания, стали основой галактик и галактических скоплений, явились центрами их конденсации. Космическое фоновое излучение запечатлело эту структуру.
Вселенная продолжала расширяться и после того, как в ней вспыхнул свет. Растягивалось само ее пространство-время, а потому длина волны реликтового излучения неуклонно менялась. В конце концов, это излучение сместилось в микроволновый диапазон. Его, кстати, можно увидеть даже с помощью обычного телевизора. Когда в ночь с понедельника на вторник телевидение в Москве и Московской области на несколько часов прекращает работу и опустевшие экраны телеприемников заполняет так называемый «снег», то есть всевозможные помехи, то около одного процента этого «снега» создается тем самым реликтовым излучением – изрядно постаревшим первым светом во Вселенной.
По общепринятой теории, в поляризационном узоре этого излучения должны были оставить свой след гравитационные волны, возникшие на стадии инфляционного расширения Вселенной. Ведь из-за них, несомненно, изменилось направление колебаний световых волн – того первого света, что озарил мироздание.
Таким образом, чтобы доказать, что гравитационные волны есть, ученым надо было отыскать характерный тип поляризации. Это – так называемая поляризация B-мода. Он возник потому, что первые световые волны должны были колебаться в определенном направлении из-за того, что само пространство Вселенной было деформировано первичными гравитационными волнами.
На протяжении нескольких лет члены коллаборации BICEP2 вели наблюдение за крохотным участком неба, занимавшим всего 2% площади небесного свода. В этом проекте, помимо alma mater Ковача, участвовали ученые из Миннесотского университета, Стэнфордского университета и Калифорнийского технологического института, а также специалисты НАСА.

см. ниже...

6

Волны и единая сила

Порой, исследуя картины старых мастеров, знатоки истории живописи обнаруживают под широко разлетевшимися мазками следы другой, начатой художником и неоконченной, закрашенной им картины. Вот и здесь, сквозь яркое полотно реликтового излучения, так похожее на работы Вазарели или Мондриана, проступают следы чего-то другого – того, что было задолго до того, как вспыхнул свет.
Весной 2014 года характерный узор – след инфляционного расширения Вселенной – был выявлен в космическом фоновом излучении, в угловом диапазоне от одного до пяти градусов (это соответствует 2–10 диаметрам полной Луны). Как сказал Джон Ковач, «мы увидели непосредственный след гравитационной волны, которая поляризовала свет определенным образом».
Ученые давно, хоть и без особого успеха, искали этот поляризационный узор. Теперешняя работа сама по себе удивительна. Ведь интенсивность сигнала в миллион с лишним раз слабее и без того очень слабого космического фонового излучения. Проверка результатов длилась три года. По признанию Ковача, «это был самый тщательный и систематичный анализ данных, в котором мне доводилось когда-либо участвовать».
В итоге вероятность случайной ошибки составляет теперь 1 : 3 500 000. В таких случаях физики говорят, что статистически значимая погрешность превышает пять сигма – пять знаков после запятой. Это означает, что на 99,99998% состоялось открытие.
Подобный поляризационный узор не может быть вызван колебаниями плотности первородного газа. Впрочем, «поляризационный узор», скорее, льстит тому, что удалось разглядеть ученым. Так, небольшие черные штришки, которые, если присмотреться, напоминают крохотные завихрения.
Однако, когда астрономы объявили о том, что им удалось заметить, завихрения переросли в ураган. Он смел большинство моделей космической инфляции. Полученные результаты совместимы, главным образом, с простейшими ее моделями. В них процесс инфляции начинается через считанные мгновения после Большого Взрыва, и тогда Вселенная расширяется со сверхсветовой скоростью.
Авторы этих сбывшихся сценариев (перечислим их, на всякий случай, невольно щурясь от блеска нобелевской награды) – Алан Гут, российский физик Андрей Линде (см. например, «З–С», 1/00, 11/06), а также самый популярный физик современности Стивен Хокинг. Все они создали свои модели инфляции еще в начале 1980-х годов.
По этому узору удалось даже определить, когда начался процесс взрывного расширения. Как и предсказывали теоретики, прошла ничтожно малая доля времени с того момента, как мир был самосотворен – возник в результате Большого Взрыва. Мера этой доли – 10-37 секунды. Ученые, как на машине времени, перенеслись на современном телескопе так далеко вглубь прошлого, что почти достигли черты, за которой Времени еще не было.
Увидеть тот миг – все равно, что человеку попытаться вспомнить первую секунду своей жизни. Вспомнить и осознать. Ученым, этому «коллективному мозгу человечества», удалось вспомнить почти все. Тогда, через 10–37 секунды после Большого взрыва, Вселенная была еще раскалена до невероятной степени. Ее энергия составляла 1016 гигаэлектронвольт. Это очень громадная энергия. На ускорителе ее можно воссоздать только в том случае, если тот протянется от Солнца до соседней звезды. Для сравнения: на Большом адронном коллайдере, самом громадном ускорителе в истории науки, можно достичь энергии лишь порядка 13 гигаэлектронвольт.
Судя по полученным результатам, процесс инфляции начался в тот момент, когда во Вселенной царили такие громадные энергии, что сильное, слабое и электромагнитное воздействие еще составляли единую силу. Такое единство трех основных взаимодействий (из четырех) возможно именно при энергиях порядка 1016 гигаэлектронвольт.

см. ниже...

7

Волны и квантовая гравитация

Открытие гравитационных волн стало удивительным прорывом в космологии, поставило ее на твердую основу. Ее важнейшая гипотеза – идея инфляции – наконец, доказана. Заимствуем у математиков их символ трудности и скажем: «Доказана “теорема Ферма” космологии».
Но вот что особенно любопытно! Инфляция – это квантовый феномен, в то время как гравитационные волны еще принадлежат к классической физике. Значит, в происходившем тогда соединились обе части нашего физического мира – мир квантовой физики и мир гравитации. Возможно, ученым впервые удалось доказать, что сила гравитации, как и все остальные фундаментальные взаимодействия, имеет квантовую природу.
Таким образом, гравитационные волны могут стать тем – зыбким пока еще – мостиком, который соединит два разных столпа современной физической науки: квантовую механику, а также общую теорию относительности. Со временем два этих столпа должен увенчать единый свод – «теория всего».
Возможно (в этом уверены многие физики), таким сводом станет теория квантовой гравитации (см. Главную тему «З–С», 11/05). Ведь гравитационные волны, эта «дрожь пространства-времени», порождены, в конце концов, квантово-механическими причинами. Они вызваны квантовыми флуктуациями гравитационного поля, то есть гипотетическими частицами гравитации – гравитонами (см. «Новости науки», «З–С», 2/14).
Теорию квантовой гравитации любят называть «теорией всего», «единой формулой мироздания». Впрочем, эта теория (точнее, множество разных моделей квантовой гравитации) существует лишь на бумаге. Теперь же, как никогда прежде, ученые ощутили, насколько реалистична идея квантовой гравитации. В интервью журналу Nature известный космолог Макс Тегмарк из Массачусетсского технологического института отметил, что, «пожалуй, впервые квантовая гравитация хоть как-то проявила себя в эксперименте». Ей предстоит стать основой физики будущего. И очень важно, что уже сейчас мы можем проверить экспериментальным путем некоторые следствия, вытекающие из теории квантовой гравитации. Это позволит выбрать, наконец, одну-единственную модель из многих предложенных.
В ближайшее время полученные результаты должны пройти еще одну проверку. Космический зонд «Планк» – в прошлом году он уже составил наиболее точную карту космического фонового излучения (см. «З–С», 9/13) – еще раз исследует поляризацию этого излучения. Преимущество зонда в том, что он ведет наблюдение за всем небосводом, а не за крохотным его сектором, как телескоп BICEP2. Кроме того, зонд «Планк» работает в более широком диапазоне частот.
Собранные им данные будут обнародованы ближе к концу года. Но уже сейчас многие физики уверены в том, что их коллегам удалось увидеть след гравитационной волны. «Это совершенно новое, независимое космологическое свидетельство того, что идея инфляция верна», – так прокомментировал открытие «отец космической инфляции», Алан Гут. Андрей Линде, работающий сейчас в Стэнфордском университете, заявил, что «мы достигли глубочайшего понимания природы нашей Вселенной». Еще один известный теоретик, Ави Леб из Гарвардского университета, сказал: «Это открытие побуждает нас заново осмыслить основополагающие вопросы: «Как родилась наша Вселенная? Почему мы существуем?» Наконец, Марк Каменковски из университета Джона Хопкинса назвал это открытие «одним из крупнейших открытий века».

см. ниже...

8

Волны, пульсары и Земля

Тогда почему бы не Нобелевка?
Итак, это открытие, когда оно окончательно подтвердится, заслужит главной научной премии мира сразу по нескольким причинам.
Кстати, в 1993 году Нобелевская премия по физике уже была присуждена за эффект, связанный с гравитационными волнами. Ее получили два американских астронома, Рассел Халс и Джозеф Тейлор. Они наблюдали за двойным пульсаром PSR 1913+16, открытым в 1974 году. Постепенно две нейтронные звезды – оба объекта, составляющих эту двойную систему, расположенную в созвездии Орла, – все заметнее сближаются друг с другом и через 300 миллионов лет непременно столкнутся. По мере сближения они теряют часть своей энергии. По Эйнштейну, подобная система теряет большое количество энергии за счет излучения гравитационных волн. Вследствие потери энергии обе звезды, сближаясь, начинают вращаться все быстрее. После наблюдений, длившихся более десяти лет, Халс и Тейлор, действительно, зафиксировали, что период обращения этих звезд сократился. Разница точно соответствовала значению, предсказанному теорией относительности, если предположить, что часть энергии уносят гравитационные волны.
Схожие феномены наблюдались и впоследствии. Так, с 2011 года ведется наблюдение за двумя белыми карликами (0,26 и 0,5 солнечных масс). Каждый год период обращения одного белого карлика вокруг другого уменьшается на 0,31 миллисекунду, что очень точно согласуется с общей теорией относительности.
Опять же с 2011 года ведется наблюдение за двойной звездной системой, состоящей из нейтронной звезды PSR J0348+0432 (2,0 солнечные массы и диаметр 20 километров) и белого карлика (0,17 солнечных масс). Период обращения белого карлика вокруг нейтронной звезды составляет 2,46 часа и с каждым годом уменьшается на 8,6 микросекунд из-за того, что часть энергии уносят гравитационные волны.
Даже при движении планет вокруг своей звезды крохотная часть их энергии уносится гравитационными волнами. При движении Земли, например, вместе с ними каждую секунду теряется около 200 джоулей энергии. Как следствие, радиус орбиты любой планеты со временем неуклонно уменьшается. Впрочем, для планет все происходит так медленно, что им потребуются миллиарды миллиардов лет для того, чтобы это изменение орбиты угрожало им столкновением с другими небесными телами.
Но все-таки это были косвенные доказательства: «Энергию могли уносить гравитационные волны». Могли. Теперь же, на фотографиях, сделанных антарктическим телескопом, они, похоже, пойманы за работой. Они замечены нами.

ЗС 09/2014

Источник__http://www.znanie-sila.su/

9

Большой взрыв, инфляция, гравитационные волны: Что все это означает?

В понедельник, астрономы объявили об историческом открытии. Оставившие глубокий след в реликтовом излучении, которое пронизывает всю Вселенную и было создано еще на заре времени, гравитационные волны были под непосредственным наблюдением, давая нам возможность заглянуть в саму природу инфляционного периода, который предполагает быстрый рост нашей Вселенной сразу после Большого взрыва.
Поиск дополнительных данных в пользу теории космической инфляции должно было стать достаточным открытием, но тот факт, что теперь астрономы имеют доказательства в пользу существования гравитационных волн, делает этот День Святого Патрика особенным днем для космологии.
Так что же это такое, гравитационные волны? Их можно представить в виде ряби в пространстве-времени, которые генерируют движения нечто массивного через пространство. Представьте себе, что вы бросили мяч в бассейн. Рябь, созданная ударом мяча о воду, будет распространяться от точки удара в разные стороны. Гравитационные волны действую таким же образом, но, в отличие от ряби на поверхности воды, гравитационные волны распространяются со  скоростью света через трехмерное пространство.
Уравнение теории общей относительности Альберта Эйнштейна прогнозировало их существование. Помимо этого имелись некоторые косвенные данные наблюдений гравитационных волн, вымывающих орбитальную энергию из двойных звездных систем. Так как мы представляем собой пространственно-временные объекты, мы также должны быть в состоянии обнаружить их присутствие, поскольку они проходят через местное пространство-время. Многомиллионные эксперименты, такие как лазерный интерферометр гравитационных волн обсерватории (LIGO) в Луизиане и Вашингтоне были построены для непосредственного обнаружения гравитационных волн, распространяющихся через Землю. Тем не менее, их обнаружение до сих пор оказалась удручающе призрачным.

см. ниже...

10

Космический микроволновой фон или CMB является известным артефактом Большого Взрыва. Представляющие собой «Эхо» о создании Вселенной, эти незначительные колебания температуры, которые наблюдаются в самом далеком краю видимой Вселенной, были изучены с помощью  космических телескопов, таких НАСА Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) и обсерватория Планка в Европе. Эти обсерватории специально измеряют небольшие возмущения температуры (известные как анизотропии) в CMB и изучают информацию об условиях сразу после Большого взрыва и даже могут узнать возраст Вселенной.
Быстрый инфляционный период предполагает, что наша Вселенная расширилась в 100000000000000 трлн раз за доли секунды. Изумительно, что это любое возмущение размером с квант, существовавшее в то время, раздулось в одночасье и астрономы предполагают, что эти крошечные структуры можно наблюдать сегодня, в виде огромных гравитационных возмущений. Но до использования проекта BICEP2, ученые предполагали, что эти волны слишком слабы, чтобы быть обнаруженными. Получается, что они были не правы.
«Это было, как найти иголку в стоге сена, но вместо этого мы нашли лом «, — сказал сотрудник проекта BICEP2 Клем Прайк , из Университета Миннесоты.
«Последствия этой находки поражают разум «, — говорит координатор проекта Джейми Бок, физик из Калифорнийского технологического института и Лаборатории реактивного движения (JPL) . «Мы измеряем сигнал, который исходит от незапамятных времен «.

см. ниже...


Вы здесь » Копилка идей и мыслей » Остров Пасхи. Новый взгляд. » Гравитационные волны Большого Взрыва.


создать свой форум бесплатно