space

Обнаружение пульсации в системе «Пространство-время» c помощью Эйнштейна

gravitТеория Эйнштейна гласит – массивные тела будоражат систему «пространство-время». Зонд B NASA подтвердил, что наша планета создает подобные вихри своим движением.

Об авторах статьи: Марко Кавалия – ассистент профессора физики и астрономии в университете Миссисипи и участник проекта LIGO. Каи Стаац – режиссер видео и студент магистратуры прикладной математики университета в Кейптауне. Шиварадж Кандасами – исследователь, который работает с Кавалия в одной лаборатории.

Мы смотрим в космос при помощи оптических и радиотелескопов и видим там далекие звездные системы и еще более далекие галактики. В той или иной мере нам подвластно узнать время их рождения и ход эволюции. Высокоэнергичные астрофизические обсерватории проливают новый свет на эти объекты, исходя из их физических феноменов.

Сегодня науке еще предстоит изучить внутреннюю структуру нейтронных звезд. Также до сих пор не удалось зафиксировать финальный момент столкновения двух черных дыр. Гравитационные волны же дают возможность по-новому увидеть вселенную.

Лазерная интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория (LIGO) как раз призвана обеспечить новый взгляд. Установка детекторов в штатах Вашингтон и Луизиана послужила завершением главного обновления обсерватории. В дальнейшем улучшенный инструментарий LICO сделает обнаружение гравитационных волн привычным делом.

О гравитации и гравитационных волнах

В 1915 году Альберт Эйнштейн опубликовал то, что сейчас называют общепринятой моделью гравитации: теорию относительности. Расширенная версия специальной теории гласит, что массивные тела изгибают систему пространство-время вокруг них.

Широко известен пример :мяч и бильярдный шар на резиновой мембране. Если катить мяч максимально близко к шару, то его движение будет сильно искривлено – шарик пойман гравитационным полем мяча.

«Некоторые соотносят аналогию этого эксперимента с нашей Солнечной системой, где мячом выступает Солнце, а шариком – планета», — поясняет ассистирующий экспериментатор Центра Гравитационно-волновой Астрономии университета Миссисипи. «Как известно, первый ньютоновский закон движения связывает изменение скорости и направления определенными силами. Таким образом, наблюдатель может расценивать искривление пространство-время планеты как следствие силы гравитации. Действительно, если мяч убрать, движение шара по мембране становится прямолинейным с постоянной скоростью и игнорированием трения. То есть, если Солнце вдруг погаснет, планеты избавятся от его гравитационного влияния и начнут прямолинейное движение с постоянной скоростью прямиком в межзвездное пространство».

Теории Эйнштейна и Ньютона дают нам сведения о принципах движения планет вокруг солнца и сообщают нам о прямолинейном движении планет, если солнце вдруг самоустранится. Однако теория Ньютона подразумевает неизменность космоса и мгновенное действие всех сил, включая гравитацию. Общая относительность описывает пространство и время как два динамических аспекта одного единства с изменениями в пространстве-времени на скорости света. Объяснение гравитации Эйнштейна содержит интересные выводы. К примеру, если солнце исчезнет сейчас, планеты не улетят сразу.

Из-за конечности скорости, на которой возможно проявление гравитации, планетам потребуется определенное время для ощущения гравитационного эффекта исчезновения солнца. Земля будет продолжать свое вращение 8 минут – таково время движения гравитации из центра Солнечной системы до орбиты Земли. Другой вывод из общей относительности, который можно считать забавным – существование гравитационных волн.

Согласно теории Эйнштейна, любой ускоренный предмет производит динамические возмущения системы «пространство-время», которым свойственно распространяться. Это явление вы можете наблюдать, когда размешиваете ложкой кофе в чашке. Уравнения общей относительности доказывают, что ускоренная материя способна возмущать пространство и время.

Концепт ускорения, связанный с генерацией волн – не нововведение теории Эйнштейна. За полвека до него физик Джеймс Клерк Максвелл объяснил способ генерации электромагнитных волн ускоренными зарядами. Отличие теории относительности в том, что гравитационные волны распространяют искажения пространства и времени подобно волнам в космосе.

Студенты, посещающие научный образовательный центр LIGO, узнают о напряженности поверхности и отражения через массивную стену из пузырей

Поделиться с друзьями: