Astronomi

Hvad ville der ske, hvis disse tyngdebølger var meget stærkere?

Hvad ville der ske, hvis disse tyngdebølger var meget stærkere?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Hvad hvis de konstaterede gravitationsbølger faktisk ville være så stærke, at afstanden af ​​de bevægede spejle ville være større? Ikke 1/1000 af protonen, men snarere en millimeter eller en meter eller endnu mere? Hvad ville der ske med os? Hvor store skulle disse sorte huller skulle være, og hvor meget energi ville der frigives i en sådan proces?


Vi ville have været i stand til at opdage dem hurtigere, men de kunne i sidste ende være stærke nok til at forstyrre massive ting som fusionskernen i vores sol.


Baseret på et indlæg fra en astrofysiker er min forståelse som følger:

  1. Gravitationsbølger ville stadig være svage at opdage, uanset størrelsen på de sorte huller. BTW er ikke sorte huller beregnet til at være mere koncentreret end oppustet?
  2. Afstanden fra jorden nul er det, der betyder noget snarere end størrelsen af ​​de kolliderende sorte huller, og selvom de var en milliard gange tættere, ville de stadig ikke måle op til 1 mm.
    1. Der ville ikke være signifikant påvirkning fra selve bølgerne, men snarere er de sorte huller dem, der ville skade.
    2. For at skiftet skal være 1 mm, ville vi kræve en kraft, der er enormt stærkere end en gravitationsbølge.

Her er linket til artiklen: http://www.forbes.com/sites/briankoberlein/2016/02/13/could-gravitational-waves-ever-be-strong-enough-to-feel/#1605e7fa4aac

Ansvarsfraskrivelse: Alle mine punkter er et resultat af min læring fra ovenstående link snarere end nogen indfødt viden eller original forskning, som jeg påstår at have udført.


Hvad ville der ske, hvis disse tyngdebølger var meget stærkere? - Astronomi

Flere personer, der har fundet denne blog, blev ført her efter at have søgt efter dette spørgsmål:

Dette er et fremragende spørgsmål, så jeg besluttede at besvare det direkte i dagens indlæg.


HVORDAN VIRKER EN GRAVITATIONSBØLGE MED SAGEN?

Lad os først gennemgå, hvad en tyngdekraftsbølge gør for at betyder noget, når den passerer forbi. Gravitationsbølger udvider rummet i en retning og komprimerer det i den vinkelrette retning. Denne strækning og klemning sker i det plan, der danner bølgens tværsnit, dette er vinkelret på den retning, bølgen bevæger sig. For en tyngdekraftsbølge, der rejser ind på din computerskærm, påvirkes en kreds af ting sådan her:

HVORDAN VIL EN Gravitationsbølge føles for en kilde langt væk?

Lad os nu overveje, hvad du sandsynligvis vil føle her på Jorden ud fra det, vi her på LIGO anser for at være "store" tyngdekraftsbølger. Disse bølger er produceret af nogle af de mest voldelige, energiske ting i universet som sorte huller, der kolliderer og stjerner, der eksploderer. Disse kilder er sjældne, og der er ingen i nærheden af ​​os, siger inden for få lysår. Da styrken af ​​en tyngdekraftsbølge falder, når afstanden fra dens kilde øges, er de utroligt små, når de når os her på Jorden. En gang hvert tiende år gravitationsbølge klemmer og strækker sig LIGO mindre end 1000 gange mindre end diameteren af ​​en proton (& lt 1x10 -18 m).

Derfor vil en person ikke føle noget fra selv de stærkeste tyngdekraftsbølger, vi forventer at opdage med LIGO.


HVORDAN VIL EN Gravitationsbølge føles fra en stærk, nærliggende kilde?

Hvis vi var i nærheden af ​​en af ​​de enorme, voldelige kilder, som LIGO er følsomme over for, ville tyngdebølgerne være stærke nok til at rive os i stykker! (Så det er meget godt, at disse kilder er meget langt væk!) Dette skyldes et fænomen kendt som "spaghettification". I et tidligere indlæg beskrev jeg en gravitationsbølge som simpelthen en ændring i tyngdefeltet, der bevæger sig ud i universet som en krusning i en dam. Gravitationsfeltet er et mål for, hvor meget en masse ville føle et givet sted. Så hvis tyngdekraftsbølgen er et skiftende tyngdefelt, skal tyngdekraften, som en masse ville føle, når tyngdekraftsbølgen passerer, også ændre sig. Hvis ændringen er så stor (på grund af en meget stor tyngdekraftsbølge), er det muligt, at dine fødder vil føle en stærk nok kraft sammenlignet med dit hoved til at rive dine ben af ​​din krop! Og for at gøre tingene værre, ville siderne på din krop blive komprimeret på samme tid.

Nedenfor er et klip af Neil deGrasse Tyson, der giver en humoristisk beskrivelse af spaghettifikation. Hans beskrivelse fokuserer på, hvad der ville ske med dig, hvis du faldt i et sort hul, men konceptet er det samme for superstærke gravitationsbølger:

I betragtning af hvor Jorden er i universet, og hvor langt væk kilder til stærke tyngdekraftsbølger er, vil alle passerende tyngdekraftsbølger være så små, at vi aldrig vil kunne føle dem. Men hvis vi var tæt på en stærk kilde til tyngdekraftsbølger, kunne de rive os fra hinanden!

Så det er både en velsignelse og en forbandelse, at de stærke kilder til tyngdekraftsbølger er langt væk: en velsignelse, fordi vi aldrig bliver skadet af dem, og en forbandelse, fordi de er så små, at vi har brug for enorme, ekstraordinært følsomme detektorer som LIGO til opdage dem.


Her er hvad den enorme gravitationelle bølgeopdagelse virkelig betyder for fremtidig astronomi

I august var forskere for første gang nogensinde vidne til det elektromagnetiske lyn og tyngdekraften fra den stormfulde kollision mellem to neutronstjerner i en fjern galakse.

Den kosmiske katastrofe skabte en "kilonova" - et fænomen, der aldrig havde været set før - og observationer fra både traditionelle teleskoper og gravitationsbølgedetektorer indvarslede en ny æra for videnskab. I de kommende år vil astrofysikere bruge to "budbringere" til at forstå universet: elektromagnetisme og tyngdekraft.

Indsatsen for at indfange begivenhedens flygtige signaler involverede tre tyngdekraftsbølgedetektorer, mere end fem dusin teleskoper på hvert kontinent inklusive Antarktis, syv rumbaserede observatorier og ifølge et skøn 15 procent af verdens astronomer.

Det gav 20 videnskabelige artikler, der blev offentliggjort i tre separate tidsskrifter og besvarede en bred vifte af spørgsmål om kosmos: Hvad sker der, når neutronstjerner kolliderer? Hvordan produceres dyrebare elementer som guld? Hvor stammer nogle udbrud af højenergi gammastråler?

Disse opdagelser er kun begyndelsen: "Dette åbner et nyt mærke af forskning og videnskab," sagde Eleonora Troja, en astrofysiker ved NASAs Goddard Space Flight Center og University of Maryland, tirsdag.

Her er kun to af måderne, hvor kilonovas detektion sandsynligvis vil ændre astronomiens forløb.

Den sensationelle videnskab om kolliderende neutronstjerner

Fusioner af neutronstjerner - de tætte skaller af stjerner, der kollapsede ind i sig selv efter at have løbet tør for brændstof til nuklear fusion - er blevet teoretiseret i årtier.

Ingen havde været vidne til en sådan katastrofe, indtil tyngdekraften og lyssignalerne fra en begivenhed 130 millioner lysår væk nåede Jorden den 17. august.

Da neutronstjernerne spirede ind i hinanden, kastede de tyngdebølgerne af som spray fra et boblebad. Deres sidste kollision producerede to intense, smalle stråler af elektromagnetisk stråling samt en skybrud af energi og affald, der udsprang af den radioaktive glød fra kilonovaen.

Astronomer over hele verden droppede, hvad de lavede for at observere begivenheden i hver bølgelængde i det elektromagnetiske spektrum - fra højenergi gammastråler gennem det synlige lysspektrum hele vejen til lange, lave radiobølger.

Bare 1,7 sekunder efter, at gravitationsbølgedetektorerne LIGO og Jomfruen følte kollisionens første puls, fangede NASAs Fermi-rumteleskop en svag, kort burst af gammastråler, der strømmede fra det samme sted på himlen. Disse stråler var forkanten på en af ​​de kraftige strålingsstråler.

Det stod for grunden til, at strålen også ville indeholde røntgenstråler, en anden højenergiform af stråling. Men da Troja og hendes kolleger fokuserede deres teleskoper på begivenheden, så de intet.

I ni dage ventede Troja, mystificeret. Til sidst begyndte hendes instrumenter at opfange et svagt signal, som blev stærkere med tiden. Lige nu er signalet tilsløret af solen, men Troja forventer at fortsætte med at se det flere måneder fra nu.

Der skete noget lignende i radiobølgelængder: Det første radiosignal fra strålen ankom først til Jorden 16 dage efter gravitationsbølgedetekteringen ifølge Texas Tech University-astronom Alessandra Corsi, og det kunne dvæle i himlen i årevis.

Årsagen til forsinkelserne? Den indledende strålestråling var så kraftig og bevægede sig så hurtigt, at den dannede en koncentreret lysstråle, der kun var synlig, hvis man kiggede lige på den, meget på den måde man ikke kan se lyset fra en laserpeger, medmindre den er rettet på dig.

Da strålen interagerede med det interstellare medium - det sparsomme, kolde stof, der fylder tomrummet mellem stjernerne - blev det blæst ud og blev mere som den brede stråle af en lommelygte.

Teleskoper på Jorden viste sig ikke at vende strålen lige på. Baseret på instrumentets følsomhed og den involverede strålingstype måtte forskere vente på, at strålen spredte sig, før de kunne se det i deres valgte bølgelængde.

Vores glimt fra denne stråle var faktisk en velsignelse for astronomer, der forsøgte at studere neutronstjernernes kollision. Hvis de havde været bedre justeret, ville intensiteten af ​​strålens lys have skjult kilonovas radioaktive flamme.

Begivenheden ville have set ud som alle de hundreder af andre gammastrålesprængninger, som forskere ser hvert år.

De ville have gået glip af muligheden for at analysere kilonovas lys og infrarøde glød, hvilket er, hvordan de allerede har fået indsigt i de processer, der udfoldede sig i kølvandet på neutronstjernekollisionen, herunder oprettelse af dyrebare elementer som sølv og guld.

Den eneste grund til, at nogen overhovedet så denne begivenhed, anerkendte flere forskere på en pressekonference mandag, fordi LIGO havde tipset dem om.

Nu ved astronomer, der arbejder med elektromagnetisk stråling, hvad de skal se efter. De har ikke nødvendigvis brug for en anden LIGO-detektion for at finde fremtidige fusioner af neutronstjerner, fordi denne har givet dem et køreplan til at lokalisere disse begivenheder alene: en ekstra kort gammastrålebrud efterfulgt af forsinket røntgen- og radioemission.

”Vi vil planlægge vores mission og vores strategi på en anden måde,” sagde Troja.

Målet er at se så mange fusioner af neutronstjerner som muligt, fordi katastroferne involverer nogle af de mest ekstreme fysikforskere, der nogensinde har set.

Jo flere data de kan indsamle om disse fusioner, jo bedre kan de teste deres teorier om generel relativitet, kernefysik og kosmos dynamik.

I mellemtiden er astronomer ikke færdige med at studere deres første opdagelse. De forsinkede emissioner fra fusionen strømmer stadig ind og indeholder endnu flere oplysninger om, hvad der sker i kollisionen. Denne igangværende stråling kan indeholde spor om den energi og masse, der er involveret i eksplosionen, såvel som stjernernes livscyklus.

Ledetråde til mørk energi og andre kosmologiske mysterier

Daggryet af "multi-messenger astrophysics", som parrer teleskopobservationer med gravitationelle bølgedetekteringer for at uddybe forskernes forståelse af kosmiske begivenheder, lover også svar på nogle af de mest vedholdende spørgsmål om universet.

I årevis har forskere undret sig over den mørke energis natur, den mystiske kraft, der tegner sig for den hastige ekspansion af universet.

For at måle dens effekt har de brug for "standardlys" - genstande med kendt afstand og lysstyrke, der kan spores, når de bæres væk fra os på mørke energidrevne strømme. Beregninger baseret på disse værdier hjælper kosmologer med at nå frem til "Hubble-konstanten", den hastighed, hvormed universet ekspanderer.

Forskere har traditionelt brugt supernovaer og visse stjerner som deres standarder. Det er en fyldig, fejlbehæftet proces til at måle den nøjagtige afstand af meget fjerntliggende objekter.

Lige nu bruger astronomer noget, der kaldes den "kosmiske afstandsstige", der samler det, de ved om forskellige nærliggende stjerner, for at estimere afstanden på objekter længere væk og derefter folde disse data i deres beregninger af universets ekspansionshastighed.

De resulterende målinger er mildt sagt ufuldkomne. De er også i konflikt med resultaterne af en parallel indsats for at måle universets ekspansion baseret på den kosmiske mikrobølgebaggrund, efterglødningen af ​​Big Bang.

Fusioner af neutronstjerner, der er vidne til både tyngdekraftsbølger og lys, "kunne være tiebreaker," sagde Brandeis Universitys astrofysiker Marcelle Soares-Santos.

Gravitationsbølger eliminerer udfordringen ved at beregne afstanden, fordi bølgens amplitude koder nøjagtigt, hvor langt væk deres kilde var. Observationer med optiske teleskoper kan derefter afsløre den hastighed, hvormed kilonovaen bevæger sig væk.

I en artikel i tidsskriftet Natur, medlemmer af LIGO-samarbejdet arbejdede med eksperter i mørk energi for at tage deres første stak til beregning af universets ekspansionshastighed. De kom op med en værdi for Hubble-konstanten, der var mere eller mindre konsistent med andre mål, men med kun en fusion at analysere var beregningen stadig belastet med usikkerhed.

LIGO- og Jomfru-detektorerne bliver opgraderet, og der bygges stadig flere detektorer. I de kommende år, siger astronomer, kan vi muligvis opdage en neutron-stjerne-fusion hvert par uger.

At få en bedre værdi for Hubble-konstanten - og i forlængelse heraf en bedre forståelse af mørk energi - kunne være lige i horisonten.

2017 © Washington Post

Denne artikel blev oprindeligt udgivet af Washington Post.


Gravitationsbølger

For over 100 år siden præsenterede Albert Einstein teorien om generel relativitet & # x02014 en beskrivelse af tyngdekraften, der forudsiger sorte huller og buet rumtid. Teorien forudsiger også tyngdekraftsbølger, som er krusninger i rum og tid, der bevæger sig med lysets hastighed, skabt af accelerationen af ​​massive genstande, såsom sorte huller og neutronstjerner. I september 2015 observerede National Science Foundation & # x00027s nyopgraderede avancerede LIGO-detektorer det første tyngdebølgesignal fra kollisionen mellem to sorte huller i en fjern galakse [1]. Begivenheden blev navngivet GW150914 for GW-signalet, der blev detekteret i 2015 den 14. september. Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO) detektorer er placeret i Hanford, Washington og Livingston, Louisiana i USA. Sammen med den europæiske jomfru-detektor i Italien danner de et netværk af gravitationelle bølgeobservatorier, der registrerede 10 separate gravitationsbølgesignaler fra par af kolliderende sorte huller i deres første to observationsløb fra 2015 til 2017. På den nordlige halvkugle sommeren 2017 blev observatorier opdagede en ny type signal, et der kom fra kollisionen mellem to neutronstjerner [2].


Svar

Vi stiller dette til astronom Matt Middleton fra University of Cambridge.

Chris - Nu sker dette meget på Star Trek, så jeg er virkelig interesseret i at høre svaret på dette.

Chris - Folk, der flyver gennem en.

Matt -. gravitationsbølge?

Chris - Nå, en anomali i rumtidskontinuumet?

Chris - Det sker meget, og Jean-Luc Picards hånd gik alt sjovt i en frugtret en gang, og jeg spekulerede altid på, hvordan man ville argumentere for det fra et fysiksynspunkt.

Kat - Jeg tror, ​​vi har identificeret Trekkies i rummet!

Måtte - ental, ental! OK, så tydeligvis et meget relevant spørgsmål i betragtning af at LIGO direkte har opdaget tyngdebølger.

Matt - LIGO er Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory, og de opdagede gravitationsbølger for første gang, og disse dannes, når sorte huller smelter sammen. De kan også dannes på andre måder, men det er det, der er blevet opdaget fra LIGO. Så disse bølger spredes udad, og de styrter gennem os hele tiden. Lige nu går tyngdebølger gennem os. Vi føler ikke dem, fordi de.

Chris - jeg ved det ikke, jeg gik til karryhuset i går aftes, og jeg har haft tyngdebølger bagefter!

Matt - Åh det er smukt - hvilket dejligt billede! Styrken af ​​tyngdekraftsbølger falder væk omvendt med afstanden, og fordi disse ting er astrofysiske i oprindelsen, er tyngdekraften, der krydser os, infakt meget meget svag. Og faktisk måtte LIGO opdage, at solen bevægede sig efter bredden af ​​menneskehår. Så nøjagtigt var de nødt til at foretage deres målinger. Det er absolut fænomenalt!

Hvad der egentlig skete, er dog, at hvis du tilføjer to partikler sammen, og en tyngdekraftsbølge går igennem dem, ville de blive trukket fra hinanden og komprimeret ved frekvensen af ​​denne bølge. Det ville være som en tidevandskraft, når månen går rundt om jorden, så trækker og skubber, sådan noget. Så med hensyn til tid er effekten dog ekstremt minimal.

Chris - Men gør det faktisk noget andet for din krop? Betyder det bogstaveligt talt, at dele af din krop oplever tiden lidt anderledes, når bølgen går igennem dig?

Matt - tid. sikkert ikke. Tidsudvidelseseffekterne vil være ekstremt minimale, men på en fysisk måde vil du føle et slæbebåd. Det ville være som en tidevandskraft, som om du var.

Chris - Men en meget lille?

Matt - Meget, meget lille for os. Hvis du kom meget tæt på det sorte hul, ville der være en enorm tidevandskraft, men så bliver dine dage ved at blive meget, meget værre! Jeg ved ikke, om det var på Star Trek? Og så befinder du dig i et alvorligt andet område af tidsudvidelseseffekter.


Hvad var Einstein & # 039s forudsigelser?

Gravitationsbølger: dette er noget, som Einstein forudsagde for 100 år siden med sin teori om generel relativitet, og forskere har siden skuret universet efter dem. Denne måned har holdet på Gravitationsobservatorium med laserinterferometri, LIGO, meddelte, at de endelig havde gjort det. Men hvad er disse tyngdebølger, hvordan blev de fundet, og hvorfor betyder opdagelsen noget?

For at forklare skal vi først gå flere hundrede år tilbage til fødslen af ​​selve tyngdekraftbegrebet og Cambridge-videnskabsmanden Isaac Newton. Han var på Trinity College og - passende nok - det er også astronomen Royal Martin Rees. Han talte med Chris Smith om tyngdekraftens historie, begyndende med Newtons banebrydende indsigt.

Martin - Det var den første store forening, han indså, at den kraft, der holder os til jorden og får æblet til at falde, er den samme kraft, der holder månen i sin bane rundt om jorden og holder planeterne i deres kredsløb omkring solen. Han lærte, at denne kraft påvirker alle stoffer lige meget, og at den adlyder den såkaldte omvendte firkantede lov, hvilket betyder, at hvis to objekter kommer dobbelt så langt væk fra hinanden, bliver kraften fire gange svagere, og denne lov forklarede meget godt alt det var kendt på det tidspunkt om planeternes baner. Men det nedbrydes på to måder, en måde er, hvis tingene går næsten med lysets hastighed, og den anden vej er, hvis tyngdekraften var meget stærk. Tyngdekraften på jorden og i solen er ikke så stærk, men vi forestiller os, at der er objekter i universet, hvor tyngdekraften er meget stærkere.

Chris - Som f.eks. Sorte huller?

Martin - Et ekstremt fænomen er et sort hul, som var en af ​​de store konsekvenser af Einsteins teori, og Newtons teori bryder sammen under disse ekstreme forhold.

Chris - Så sammen kommer Einstein ganske senere, men hvordan ændrede Einstein det?

Martin - Nå, Einstein væltede ikke rigtig Newton, han udvidede og overskred Newton. Og hans teori giver os mulighed for korrekt at beskrive, hvad der sker under ekstreme områder med stærk tyngdekraft og høj hastighed, men også den gav os en dybere forståelse af, hvad tyngdekraften var. Det var ikke rigtig klart for Newton, hvorfor det skulle være invers kvadratisk lov, hvorfor alle genstande skulle falde i samme hastighed, uanset hvad de var lavet af, men det blev naturligt, da Einstein så, at dette virkelig var en konsekvens af selve rummet. Rum interagerer med masse, og mantraet er: stof fortæller rum, hvordan man kurver rum, fortæller stof, hvordan man bevæger sig og som en interaktion mellem rumets opførsel og materien i det.

Chris - Einstein fremsætter ideen om dette begreb om rumtid, hvor universets stof er den teoretiske enhed rumtid og store ting, der er meget tyngdekraftigt aktive, vil udøve en effekt eller en indflydelse på den rumtid.

Martin - Ja, rummet bliver i sig selv en slags aktiv arena, hvor ting sker, og den stærkeste tyngdekraft er omkring sorte huller. Og hvis tyngdekraften ændrer sig, hvis for eksempel to sorte huller falder sammen, var der et problem ved, at vi troede, at intet kunne rejse hurtigere end lys. Så hvis for eksempel to sorte huller styrter sammen, skal der gå noget med lysets hastighed for at forårsage en ændring i tyngdekraften, der føles af fjerne objekter, og så der skal være en slags bølge, der transmitterer information. Og så forudsagde Einstein generelt, at hvis ting ændrer sig, så skal de udsende gravitationsbølger, og problemet er, at disse bølger er ekstremt svage, og de udsendes kun af meget voldelige begivenheder. Derfor har de været så svære at finde.

Chris - Og hvordan ved vi, at Einstein fik det rigtigt?

Martin - Nå, der har været mange tests af Einsteins teori. Kort efter, at han snart havde foreslået teorien, var der test af, hvordan lys blev bøjet, da det passerede tæt på solen under en formørkelse, og astronomer har fundet beviser for sorte huller, men vi vil meget gerne have detaljerede modeller for, hvad sorte huller er synes godt om. Teoretikere kan beregne, hvordan et sort hul burde være, hvilken form det ville have. Men det har været denne opdagelse af tyngdekraftsbølger, som virkelig har hjulpet med at klippe det, fordi det, der er blevet opdaget, er, at vi får denne kvidring af tyngdekraftsstråling, som vi lige har hørt tidligere, og det antages at skyldes, at to sorte huller spiralerer sammen. De kredser om hinanden, de udelader tyngdekraftsbølger, der tager energi væk, og til sidst samler de sig og smelter sammen og danner derefter et enkelt sort hul, og denne effekt forudsiges af Einsteins teori. Vi kan beregne, hvad der skal ske, og hvad der er vidunderligt, er, at det, der er observeret, sker, er nøjagtigt hvad du ville forvente.


Hvad betyder det, hvis LIGO opdager gravitationelle bølger?

Billedkredit: Bohn et al. 2015, SXS-team, af to sammensmeltede sorte huller og hvordan de ændrer. [+] udseende af baggrundsrumtiden i generel relativitet.

I over et årti har der til meget lidt fanfare været en ny type astronomi i gang: gravitationsbølge-astronomi. I stedet for at bruge et teleskop til at se ud over universet bruger en gravitationsbølgedetektor lasere, fyret og reflekteret vinkelret på hinanden og derefter rekonstrueret for at skabe et specifikt interferensmønster, når de genforenes.

Dette apparat - Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) - demonstrerede sit proof-of-concept fra 2002-2010 og blev derefter lukket ned i fem år, mens det blev opgraderet. I september 2015 blev det tændt igen med den nye opgradering (Advanced LIGO), og på bare to dage vil Advanced LIGO-samarbejdet komme med deres første store meddelelse, og spekulationen er denne: at de vil annoncere den direkte detektion af den første tyngdekraftsbølge. Her er hvad det ville betyde.

Billedkredit: NASA, ESA, Hubble Heritage (STScI / AURA) -ESA / Hubble Collaboration og A. Evans. [+] (University of Virginia, Charlottesville / NRAO / Stony Brook University), af en galakse med et binært sort hul i kernen.

Da Einsteins generelle relativitet første gang blev foreslået, var den utrolig forskellig fra begrebet rum og tid, der kom før. I stedet for at være faste, uforanderlige mængder, der betyder noget og energi, er de det afhængig størrelser: afhængige af hinanden, afhængige af materien og energien i dem og kan ændres over tid. Hvis alt hvad du har er en enkelt masse, stationær i rumtid (eller bevæger sig uden acceleration), ændres din rumtid ikke. Men hvis du tilføjer en anden masse, vil disse to masser bevæge sig i forhold til hinanden, vil fremskynde hinanden og vil ændre strukturen i din rumtid. Især fordi du har en massiv partikel, der bevæger sig gennem et tyngdefelt, betyder egenskaberne ved generel relativitet, at din masse bliver accelereret og udsender en ny type stråling: tyngdekraftsstråling.

Billedkredit: ESO / L. Calçada, af en pulsar, der kredser om en binær ledsager og tyngdebølgerne. [+] (eller krusninger) i rumtid, der følger som et resultat.

Denne gravitationsstråling er i modsætning til enhver anden type stråling, vi kender. Sikker på, det bevæger sig gennem rummet med lysets hastighed, men det selv er en krusning i rumets stof. Den bærer energi væk fra de accelererende masser, hvilket betyder, at hvis de to masser kredser om hinanden, vil den bane henfalde over tid. Og det er den gravitationsstråling - bølgerne, der forårsager krusninger gennem rummet - der bærer energien væk. For et system som Jorden, der kredser om Solen, er masserne så (relativt) små, og afstande så store, at systemet vil tage mere end 10 ^ 150 år at henfalde, eller mange, mange gange universets nuværende alder. (Og mange gange levetiden for selv de længstlevede stjerner, der er teoretisk mulige!) Men for sorte huller eller neutronstjerner, der kredser om hinanden, er disse kredsløbskendelser allerede blevet observeret.

Billedkredit: NASA (L), Max Planck Institute for Radio Astronomy / Michael Kramer, via. [+] http://www.mpg.de/7644757/W002_Physics-Astronomy_048-055.pdf.

Vi formoder, at der er endnu stærkere systemer derude, som vi simpelthen ikke har været i stand til at opdage, som sorte huller, der spirer ind i og smelter sammen. Disse skal udvise karakteristiske signaler, som en inspirationsfase, en fusionsfase og derefter en ringdown-fase, som alle resulterer i emission af tyngdekraftsbølger, som Advanced LIGO skal være i stand til at opdage. Den måde, det avancerede LIGO-system fungerer på, er intet mindre end strålende, og det drager fordel af den unikke stråling af disse tyngdekraftsbølger. Især drager den fordel af, hvordan de får rumtid til at reagere.

Disse krusninger fungerer ved at komprimere og derefter udvide rummet i retninger, der er vinkelrette på hinanden, med frekvenser og intensiteter, der er afhængige af et antal egenskaber, hvor de kommer fra, såsom de to masser, der spiralerer ind i hinanden, deres afstand fra hinanden og deres afstand fra os. Advanced LIGO skyder to lasere med identiske frekvenser / bølgelængder vinkelret på hinanden ned ad en aksel fire kilometer i begge retninger og spreder dem ud af spejle mange gange (hvilket øger kurlængden effektivt til tusinder kilometer) og bringer dem derefter sammen igen, hvor de skaber et interferensmønster med hinanden.

Billedkredit: public domain / US Government, af en skematisk beskrivelse af hvordan LIGO fungerer. Ændringer foretaget af. [+] Krzysztof Zajączkowski.

Under normale omstændigheder (hvor ingen tyngdekraftsbølger passerer dem), er disse banelængder ens, og interferensmønsteret ser normalt ud. Men hvis en tyngdekraftsbølge passerer igennem, vil dette interferensmønster flytte i et bestemt sæt omstændigheder, og dette skift vil fortælle os massen af ​​hver del af systemet, hvor langt de er fra hinanden, og hvor fjerne de er fra os.

Vi har to avancerede LIGO-systemer oprettet: et i det nordvestlige USA (i Washington) og et i det sydøstlige USA (i Louisiana), og hvis begge detektorer ser det samme, fanger vi vores første tyngdekraftsbølge! Denne version af LIGO skal være mest følsom over for to sorte huller mellem 1 og et par hundrede solmasser, der smelter sammen til mange millioner lysår: noget der forventes at ske mindst et par gange om året.

Billedkredit: Caltech / MIT / LIGO Lab, i det avancerede LIGO-søgeområde.

Hvis samarbejdet meddeler deres første opdagede begivenhed denne torsdag, har de ikke kun disse oplysninger til os, det vil være en helt ny vellykket test af Einsteins generelle relativitet og det første direkte bevis for tyngdekraftsstråling nogensinde. Advanced LIGO er det mest avancerede gravitationelle bølgeobservatorium, der nogensinde er konstrueret, og den første, der faktisk burde se et ægte signal. Med næsten 1.000 forskere om bord er det det største videnskabelige samarbejde designet til også at søge efter dem. Hvis alt går som mistanke, er en ny æra med astronomi ved at begynde.

Installation af avancerede LIGO-opgraderinger. Billedkredit: Caltech / MIT / LIGO Lab, taget af Cheryl Vorvik. -. [+] Se mere på: http://www.ligo.org/science/faq.php#sthash.yAM1hPOo.dpuf

Jeg er meget imod at gøre videnskab ved rygter - og jeg er især forfærdet over Lawrence Krauss for grundlæggende at starte dette rygte sidste år - da dette er LIGO-holdets meddelelse at afgive. Men hvis de finder en tyngdekraftsbølge, er det, hvad den lærer os: at Einsteins relativitet er korrekt, at tyngdekraftsstråling er reel, og at sammensmeltning af sorte huller ikke kun producerer dem, men at disse bølger kan detekteres. Det er en helt ny type astronomi - en der ikke bruger teleskoper - og en helt ny måde at se sorte huller, neutronstjerner og andre objekter på, som ellers for det meste er usynlige. For første gang udvikler vi måske øjne til at undersøge universet på en måde, som ingen levende væsen nogensinde har undersøgt det før.


Hvad sker der, når tre sorte huller kolliderer?

Konsekvenserne af, at to sorte huller kolliderer, kan være enorme, den energi, der produceres ved en sådan kollision, kan endda påvises af observatorier her på Jorden. Krusninger i rumtid vil vaske over universet som tyngdekraftsbølger og forudsiges at blive detekteret, når de passerer gennem solsystemet. At tage denne idé et skridt videre, hvad ville der ske hvis tre sorte huller kolliderer? Lyder som science fiction? Nå, det er det ikke, og der er observationsbevis for, at tre sorte huller kan klynges sammen, muligvis kolliderer efter nogle meget komplekse baner, der kun kan beregnes af de mest magtfulde computere, der er tilgængelige for forskere & # 8230


Tilbage i januar 2007 blev en kvasartriolet observeret over 10 milliarder lysår væk. Kvasarer genereres af de supermassive sorte huller, der spiser kernen i aktive galakser. Ved hjælp af det kraftfulde WM Keck-observatorium var forskere fra Caltech i stand til at kigge tilbage i tiden (10 milliarder år) for at se en periode i universets liv, hvor aktive galakser og fusioner i sort hul ville have været ret almindelige begivenheder (sammenlignet med roligere univers i dag). De observerede tre tæt pakket kvasarer, en hidtil uset opdagelse.

Now, scientists Manuela Campanelli, Carlos Lousto and Yosef Zlochower, all working at Rochester Institute of Technology’s Center for Computational Relativity and Gravitation, have simulated the highly complex mechanisms behind three interacting and merging supermassive black holes, much like the situation observed by Keck in 2007. The same group have worked on calculating the collision of two black holes before and have written a code that is powerful enough to simulate the collision of up to 22 black holes. However, 22 black holes probably wouldn’t collide naturally, this simply demonstrates the stability of the code, “Twenty-two is not going to happen in reality, but three or four can happen,” says Yosef Zlochower, an assistant professor. “We realized that the code itself really didn’t care how many black holes there were. As long as we could specify where they were located – and had enough computer power – we could track them.

These simulations are of paramount importance to the gravitational wave detectors such as the Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO). So far there has been no firm evidence to come from these detectors, but more time is needed, the LIGO detector requires several years of “exposure time” to collect enough data and remove observational “noise”. But what do gravitational wave astronomers look for? This is the very reason many different cosmic scenarios are being simulated so the characteristics of events like two or three black holes mergers can be identified from their gravitational wave signature.

Gravitational wave astronomers “need to know what to look for in the data they acquire otherwise it will look like just noise. If you know what to look for you can confirm the existence of gravitational waves. That’s why they need all these theoretical predictions.” – Manuela Campanelli, director of RIT’s Center for Computational Relativity and Gravitation.


FYI: If I Fell Through Earth, What Would Happen In The Center?

20th Century Fox/Everett Collection

Just getting to the center of the Earth and surviving is impossible. The Earth’s core is about 9,000°F—as hot as the sun’s surface—and would instantly roast anyone who found himself there. Then there’s the pressure, which can reach roughly three million times that on the Earth’s surface and would crush you. But let’s not sweat the details. Once you arrive in the center of the Earth, the physics gets really interesting.

Understanding gravity, the force of attraction between objects, is going to be key to wrapping your head around what is about to be a bizarre situation. The strength of gravitational attraction is determined by an object’s mass and how close it is to another (more mass and closer together means increased force). The only gravity strong enough for us to feel comes from the Earth’s mass, which is why we feel a downward pull on the surface.

At the center of the Earth, the situation is different. Because Earth is nearly spherical, the gravitational forces from all the surrounding mass counteract one another. In the center, “you have equal pulls from all directions,” says Geza Gyuk, the director of astronomy at the Adler Planetarium in Chicago. “You’d be weightless,” free-floating.

But what would happen if you tried to get out of the center by, say, climbing up a very long ladder that ends in Los Angeles? (For clarity’s sake, let’s assume that the Earth is uniformly dense. It isn’t, but the general trend described here still holds.) At the center, the gravity from the mass beneath your feet all the way to the other side of the Earth, the Indian Ocean, will be “pulling” you down, even as the mass above your head is “pulling” you up, toward L.A. After climbing a few rungs, the total pull you feel down to the Indian Ocean will still be nearly zero. You will still feel almost weightless. But as you climb, there will be less and less mass above, and more and more below. The pull toward the core will feel greater and greater, and you will feel less and less weightless, until you are standing on the Earth’s surface, staring at the Hollywood sign, feeling heavy again.

This article originally appeared in the March 2011 issue of Popular Science_ magazine._


3 svar 3

Assume: Current humans, in their current form, on an Earth with somewhat less gravity. Say .75g

We would jump a third higher.
Be able to lift a third more.
Climb a lot easier.
Be a bit more clumsy, because inertia and weight will feel mismatched.
Fall more often, but not quite as badly, because of the same clumsiness and reduced traction, but slower running and falling speeds.
Walk further before exhaustion, as walking requires less effort.
Run slower, because inertia is the same but traction and ground contact time are reduced.

Pretty soon, our muscles will atrophy to the point were all but the last item are nulled out.

Assume: Humans, with normal genetic heritage, but born and raised on a lower-gravity Earth.
Will grow quite a bit taller on average.
Will have slightly worse reflexes, simply because they are never trained at the same pressure as under full gravity.
Will walk faster, because of less effort by fully acclimated and longer legs.
Will run slower, because with the taller bodies they will likely mass even more, but still have less traction.
Will jump. about the same? Possibly a bit højere. They have longer legs, and need to fight less gravity, but will have more mass to hoist and weaker muscles to do so with.

You also ask about water.
Water er gravity in motion.
With less gravity, water will flow slower and fall slower, in direct proportion to the reduced gravity.
Waves will be higher but slower. Again, in direct proportion to the gravity for speed, and roughly inverse squared gravity for height. (1/2 gravity makes for 3-4x as high waves, moving half as fast)
Trees would be much taller, as they both require less trunk strength to lift the tops, and capillary effect would be able to lift water higher, easier.


Se videoen: CO KDYBY BYL THREE FINGER SKUTEČNÝ?! (December 2022).