זה רשמי: גלי כבידה זוהו, איינשטיין צדק

LIGO/Aurore Simonnet/Sonoma State University

לאחר 100 שנות חיפוש, צוות בינלאומי של פיזיקאים אישר את קיומו של איינשטיין גלי כבידה , מסמן את אחת התגליות האסטרופיזיקליות הגדולות במאה הקודמת. זה עניין עצום, כי זה לא רק משפר את ההבנה שלנו איך היקום עובד, זה גם פותח דרך חדשה לגמרי לחקור אותו.

ה גל כבידה האות זוהה על ידי פיזיקאים ב-LIGO ב-14 בספטמבר בשנה שעברה, וההודעה ההיסטורית פורסמה במסיבת עיתונאים הבוקר. מומחים כבר אומרים שהתגלית היא אמועמד לפרס נובל

גלי כבידה הם כל כך מרגשים כי הם היו התחזית העיקרית האחרונה של איינשטיין תורת היחסות הכללית שהיה צריך לאשר, וגילוים יעזור לנו להבין כיצד היקום מעוצב על ידי מסה.



'גלי כבידה דומים לגלי קול שנעו בחלל במהירות האור', אמר חוקר הכבידה דיוויד בלייר , מאוניברסיטת מערב אוסטרליה. ״עד עכשיו האנושות הייתה חירשת ליקום. פתאום אנחנו יודעים להקשיב. היקום דיבר ואנחנו הבנו'.

מה זה אומר עבורנו? רק תחשוב על כל פריצות הדרך שהגיעו הודות לגילוי של קרני רנטגן וגלי רדיו - עכשיו כשנוכל לזהות גלי כבידה, תהיה לנו דרך חדשה לגמרי לראות ולחקור את היקום.

אבל בואו נזוז כאן לשנייה ונסביר מה הם בעצם גלי כבידה. לפי התיאוריה של איינשטיין, מארג המרחב-זמן יכול להתעקם על ידי כל דבר מסיבי ביקום. כאשר מתרחשים אירועים קטקליזמים, כגון חורים שחורים מתמזגים או כוכבים מתפוצצים, הקימורים האלה יכולים להתפזר במקומות אחרים כגלי כבידה, ממש כמו אם מישהו היה מפיל אבן בבריכה.

עד שהגלים האלה מגיעים אלינו על פני כדור הארץ, הם כבר זָעִיר (בסביבות מיליארדית מקוטר של אטום), וזו הסיבה שמדענים נאבקו כל כך הרבה שנים למצוא אותם.

אבל הודות ל-LIGO - מצפה הכוכבים של אינטרפרומטר לייזר - סוף סוף הצלחנו לזהות אותם. מעבדת LIGO פועלת על ידי הקפצת לייזרים קדימה ואחורה בשני צינורות באורך 4 ק'מ, מה שמאפשר לפיסיקאים למדוד שינויים קטנים להפליא במרחב-זמן.

באחד ה-14 בספטמבר 2015, הם תפסו שינוי גדול יחסית במעבדת ליווינגסטון שלהם בלואיזיאנה, מה שאפשר לכנות בליפ במערכת. ואז, 7 אלפיות שניות מאוחר יותר, הם זיהו את אותו בליפ עם המעבדה שלהם בהנפורד, וושינגטון, 4,000 ק'מ משם, מה שמרמז שהוא נגרם על ידי גל כבידה שעבר דרך כדור הארץ.

בחודשים שחלפו מאז, חוקרים בחנו בקפדנות את האות הזה כדי לראות אם זה יכול היה להיגרם ממשהו אחר. אבל המסקנה המוחצת היא שהבליפ נגרם על ידי גלי כבידה - לגילוי יש מובהק סטטיסטי של 5.1 סיגמא, מה שאומר שיש רק סיכוי של 1 ל-6 מיליון שהתוצאה היא תקרית.

למעשה, האות תואם באופן כמעט מושלם למה שחזו מדענים שייראו גלי כבידה, בהתבסס על התיאוריה של איינשטיין.אתה יכול לראות את האות למטה, עם התחזיות:

קישור

אז מאיפה הגיע גל הכבידה הזה? הפיזיקאים הצליחו לאתר את האות להתמזגותם של שני חורים שחורים לפני כ-1.3 מיליארד שנים.

האירוע הזה - שהוא כשלעצמו עניין גדול, מאחר שאיש מעולם לא הבחין בבינארי חור שחור המיזוג לפני - היה כל כך מסיבי שהוא עיקם משמעותית את מרקם הזמן של החלל, ויצר אדוות שהתפשטו ברחבי היקום... סוף סוף הגיעו אלינו בשנה שעברה.

'הגילוי של גל כבידה זה מצביע על כך שחורים שחורים מתמזגים הם כבדים ורבים יותר ממה שחוקרים רבים האמינו בעבר', אמר חוקר LIGO אריק ת'רן , מאוניברסיטת מונאש באוסטרליה. 'זה מבשר טובות לאיתור אוכלוסיות גדולות של חורים שחורים רחוקים... זה יהיה מסקרן לראות אילו מקורות אחרים של גלי כבידה נמצאים שם בחוץ, שמחכים להתגלות.'

אבל זו רק ההתחלה של מה שגלי כבידה יכולים ללמד אותנו - כמה מצפה כוכבים וגלאים אחרים של גלי כבידה מתוכננים לעלות לרשת בחמש השנים הקרובות, והם יאפשרו לנו לזהות קרינה כבידתית ברגישות רבה יותר.

בדיוק כמו שאנחנו יכולים להאזין כרגע לגלי רדיו כדי לגלות מה קרה בהיסטוריה של היקום שלנו, יש לנו עכשיו את היכולת לעשות את אותו הדבר עם גלי כבידה. ומה שהכי מרגש הוא שאנחנו אפילו לא יכולים להתחיל לחזות כרגע למה זה יכול להוביל.

המחקר היה פורסם ב מכתבי סקירה פיזית .

אתה יכול לראות עדכונים חיים במהלך מסיבת העיתונאים למטה:

10:00 ET: אוקיי, הספירה לאחור נפתחה באופן רשמי! יש חצי שעה לפני תחילת מסיבת העיתונאים, ו-15 דקות עד שתהיה לנו גישה אליה. השעה 2 בלילה כאן בסידני, אז מתנצל מראש על שגיאות הקלדה במהלך השידור החי הזה - לעולם אל תתנו לאזור זמן רע להפריע לפיזיקה!

10:04 בבוקר ET: בזמן שאנחנו מחכים,לברר יותרעל מה שהשמועות אומרות יוכרז היום - שזו העדות הברורה והחד-משמעית הראשונה לכך שקיימים גלי כבידה (משהו שאיינשטיין חזה לפני 100 שנה). אתה יכול גם לצפות הראיון הזה עם הפיזיקאי לורנס קראוס, שהפעיל לראשונה את השמועות.

10:14 בבוקר ET: הנה, חבר'ה. הפיזיקה כפי שאנו מכירים אותה עלולה להשתנות לנצח...

10:23 שעון החוף המזרחי: בואו כולנו להסיח את דעתנו ממשחק ההמתנה על ידיצופה בתקציר המוזיקלי הזהשל החיפוש הלא מוצלח האחרון אחר גלי כבידה, על הלחן של 'מעגל החיים'. בואו נקווה שהפעם יגיעו לנו חדשות טובות יותר!

10:31 בבוקר ET: פרנס קורדובה, מנהלת הקרן הלאומית למדע מברכת אותנו על ההכרזה.

10:35 בבוקר ET: ״גבירותי ורבותיי, זיהינו גלי כבידה. עשינו זאת!' EEEEEK!!!!!!! זהו זה חבר'ה!!! אני בעצם בוכה.

10:36 בבוקר ET: האות הזה נראה ב-14 בספטמבר בשנה שעברה, והוא היה תוצאה של שני חורים שחורים שהתנגשו והתמזגו לפני כ-1.3 מיליארד שנים.

10:36 בבוקר ET: פרטים נוספים מגיעים מהר, אבל עכשיו בואו נהיה ברורים - גלי כבידה זוהו, והוא עומד לפתוח חלון על היקום שמעולם לא היה לנו קודם. זה גם ישנה את ההבנה שלנו לגבי אופן פעולת היקום. וזה סוף סוף מוכיח שאיינשטיין צודק!

10:37 בבוקר ET: אנחנו צופים בסרטון של שני החורים השחורים מסתחררים זה סביב זה ובסופו של דבר מתמזגים, ומפעילים את גלי הכבידה. זו הפעם הראשונה שאי פעם נראה מיזוג של חור שחור בינארי.

10:38 בבוקר ET: החורים השחורים היו בערך פי 30 ממסת השמש והאיצו למחצית ממהירות האור כשהם התנפצו זה בזה, רק כדי לתת לכם תחושה עד כמה גדולה הייתה ההתנגשות!

10:39 בבוקר ET: בסדר, עכשיו אנחנו רואים הדמיה של גלי הכבידה שמקורם במיזוג החורים השחורים, ואז מתפשטים לכיוון כדור הארץ, שם הם מאוד מאוד גורמים לכדור הארץ להתנועע כמו ג'לי.

10:40 בבוקר ET: אל תיבהלו, כדור הארץ לא ממש מתנועע בשום דרך ברורה. אנחנו מדברים על שינויים זעירים וזעירים שרק LIGO יכול לקלוט. 'אנחנו מנסים למדוד דברים באלפית מקוטר של פרוטון', אמר דיוויד רייצה, מנכ'ל LIGO.

10:41 בבוקר ET: רייצה משווה את זה לניסיון למדוד את המרחק בין השמש לכוכב הקרוב ביותר שלה - LIGO מסוגל למדוד את זה לרמה של בערך רוחב שערה אנושית. מרשימים!

10:42 בבוקר ET: 'זו הייתה צילום ירח מדעי... ועשינו את זה, נחתנו הירח .' כן!

10:43 בבוקר ET: אוקיי אז עכשיו אנחנו מקבלים מידע נוסף מדוברת LIGO, גבריאלה גונזלס, על התגלית עצמה. בקרוב נספק לכם מידע נוסף על המשמעות של כל זה.

10:44 שעון החוף המזרחי: צוות LIGO הצליח למדוד את גל הכבידה הזעיר על ידי שימוש בשתי מעבדות בו-זמנית - אחת בליווינגסטון, לואיזיאנה, ואחת בהנפורד, וושינגטון. הגלים כל כך קטנים שאם הייתם רואים רק את העיוות הזעיר במעבדה אחת, לא הייתם יכולים להאמין שהם אמיתיים, מסביר גונזלס.

10:45 בבוקר ET: אז הנה האקדח המעשן. אלו הם האותות שנקלטו, תחילה על ידי מעבדת ליווינגסטון, ו-7 אלפיות שניות לאחר מכן, על ידי הנפורד בספטמבר 2015.

השינויים שהם זיהו היו רק חלק קטן מאוד מקוטר של פרוטון, אבל הדבר המדהים הוא שהם די תואמים בדיוק את התחזיות שמדענים עשו לגבי איך היו נראים גלי כבידה (המוצגים למטה).

10:46 בבוקר ET: יחידת המדידה כאן היא מאמץ - כלומר מאמץ במרחב-זמן, וזה די מדהים לחשוב עליו בפני עצמו.

10:47 בבוקר ET: גלי הכבידה שזיהינו מקורם במרחק של יותר ממיליארד שנות אור משם, 'כאשר חיים רב-תאיים כאן על כדור הארץ רק החלו להתפשט', כפי שמסביר גונזלס.

10:50 בבוקר ET: בסדר, וואו. עכשיו הם משמיעים לנו את הצליל האמיתי שגל הכבידה הפיק! זה מדהים. אנו מקשיבים לגלי כבידה. מה זה החיים האלה?!

10:50 בבוקר ET: עם מצפי כוכבים חדשים שיגיעו לאינטרנט בשנה הבאה, נוכל למפות ולעקוב טוב יותר מהיכן מגיעים גלי כבידה.

10:51 בבוקר ET: ״זו רק ההתחלה, גילינו גלי כבידה מהמיזוג של חורים שחורים. זו הייתה דרך ארוכה מאוד, אבל זו רק ההתחלה. זה הראשון מני רבים שהגיעו... עכשיו כשאנחנו יודעים שחורים שחורים בינאריים נמצאים שם, נתחיל להקשיב ליקום.'

10:56 בבוקר ET: הפיזיקאי ריינר וייס נותן לנו פרטים נוספים על הגילוי והרגישות של מעבדת LIGO. זה מדהים ש-LIGO הצליחה לקלוט שינויים זעירים כאלה בדיוק מדהים.

10:57 בבוקר ET: אז איך עובד LIGO? ביסודו של דבר, הפיזיקאים יורים אור מלייזרים לשני צינורות בצורת L, והאור הזה מוחזר קדימה ואחורה על ידי סט של מראות. כל אדוות זעירות במרחב-זמן יגרמו לשינויי תזמון קלים באור הלייזר הזה, וגלאי ה-LIGO מסוגלים לקלוט זאת.

10:59 בבוקר ET: אווו וייס חופר בפיזיקאים תיאורטיים. לשרוף!

11:01 בבוקר ET: אוי בנאדם, זה נפלא לראות את כל המדענים המעורבים מחבקים ומריעים. זה יום כל כך ענק, והוא כרוך בכל כך הרבה עבודה קשה של כל כך הרבה חוקרים.

11:04 בבוקר ET: זיהוי גלי הכבידה יפורסם היום ב מכתבי סקירה פיזית, עם עוד ניירות שיגיעו.

11:06 בבוקר ET: אוקיי עכשיו אנחנו רואים הדמיה של האופן שבו גלי הכבידה מקורם בפועל מהתמזגות של שני חורים שחורים. תפוקת הכוח הכוללת בגלי כבידה במהלך ההתנגשות הקצרה של חורים שחורים אלה הייתה גדולה פי 50 מכל הכוח שהפיקו כל כוכבי היקום ביחד. וואו.

11:07 בבוקר ET: מכיוון שההתנגשות הייתה כל כך קצרה, האנרגיה שהשתחררה לא הייתה כל כך גדולה, רק שווה ערך לנטילת שלוש שמשות ולהשמדתן, NBD.

11:07 בבוקר ET: כעת נוכל לנסות לזהות גלי כבידה מהרבה מאוד אירועים אסטרונומיים אחרים. 'LIGO פתחה חלון חדש אל היקום', אומר קיפ ת'ורן, מייסד שותף של LIGO.

11:08 בבוקר ET: מה שבאמת מרגש בזה, הוא שזה נותן לנו דרך חדשה לגמרי לראות את היקום - בדיוק כמו גילוי גלי הרדיו. 'אני חושב שאנחנו יכולים להיות בטוחים למדי שנראה הפתעות גדולות - אולי אפילו הפתעות גדולות יותר מבעד לחלון גלי הכבידה מאשר דרך חלונות הרדיו והרנטגן', אמר תורן.

11:10 בבוקר ET: 'וואו, איינשטיין היה קורן עכשיו, נכון?' כן, קורדובה, הוא יעשה זאת!

11:13 בבוקר ET: אוקיי, בזמן שאנחנו עושים את התודה הרשמית, אנחנו הולכים להיתקע בעיתון שזה עתה שוחרר כדי להביא לכם עוד פרטים למעלה.

11:15 בבוקר ET: זה זמן השאלות!

11:16 בבוקר ET: האם החוקרים חשבו שהתוצאה טובה מכדי להיות אמיתית? בהחלט. לכן לקח להם כל כך הרבה זמן להוציא את ההכרזה לאחר שהתגלה האות בספטמבר.

11:22 שעון החוף המזרחי: שאלה טובה: האם אנו מצפים לראות עוד גלי כבידה רבים, או שמא התמזל מזלנו וזיהינו אירוע של פעם בעשור? תשובה קצרה: כן! פיזיקאים אמורים להיות מסוגלים לראות עוד כמה אותות השנה, והם יוכלו להגביר את הרגישות של האינטרפרומטרים כדי לקוות לקבל יותר קריאות.

11:29 בבוקר ET: כמה שאלות נהדרות לגבי מה שקורה אחר כך. פיתוח מרגש אחד הוא השיגור של LISA - פרויקט אנטנת החלל של אינטרפרומטר לייזר - שהוא מצפה כוכבים מבוסס-חלל של גלי כבידה. זה חשוב, כי LISA תוכל להאזין לאותות של גלי כבידה ללא כל רעשי רקע מכדור הארץ.

11:30 בבוקר ET: ככל הנראה כ-90,000 מאיתנו צופים בזרם הזה בשידור חי. לעזאזל כן, מדע!

11:31 בבוקר ET: עובדה מהנה נוספת, קיפ תורן היה יועץ מדעי בנושא בֵּין כּוֹכָבִי . אז למי מתרגש בין כוכבים 2?

11:32 בבוקר ET: אנחנו גולשים כאן על הרבה שאלות כי יש הרבה מאוד פרטים שחולקים. אבל המסר המוחץ שאתה צריך לדעת הוא שזו רק ההתחלה. האינטרפרומטרים הולכים להיות רגישים יותר, ויוכלו לקלוט תדרים נמוכים יותר, מה שאומר שנוכל להבין הרבה יותר טוב את גלי הכבידה הללו בעתיד.

11:33 בבוקר ET: שאלה נחמדה: מה זה אומר עלינו כאן על כדור הארץ? האם זה מביא אותנו רחוק יותר במדע המסע בזמן? 'זה מביא לנו הבנה הרבה יותר עמוקה של איך המרחב הזמן מתנהג כשהוא מעוות מאוד', אומר ת'ורן. ״אני לא חושב שזה יקרב אותנו יותר ליכולת לעשות מסע בזמן. הלוואי שכן, אבל זה כיוון אחר״. לעזאזל, סליחה חבר'ה.

11:37 בבוקר ET: אוקיי, השידור באינטרנט מסתיים כעת. עם כל העדכונים, לא הייתה לנו הזדמנות לספר לכם כמה אנחנו המומים, שמחים ונרגשים מהחדשות האלה. המדע הוא תמיד מדהים, אבל זה אחד הדברים הגדולים ביותר שקרו מאז השקת Energyeffic לראשונה לפני שמונה שנים, ולכתוב את זה עכשיו זה פשוט מעורר מחשבה (וזה לא רק דיבורים בשעות הבוקר המוקדמות). תודה לכולכם שצפיתם והתרגשתם איתנו. לא היינו יכולים לעשות את זה בלעדיך.

מסיבת העיתונאים שודרה בשידור חי כאן:

אודותינו

פרסום עובדות עצמאיות ומוכחות של דיווחים על בריאות, מרחב, טבע, טכנולוגיה וסביבה.