Википедија

Korisnik:Ivanajo24/pesak


Prikazan je binarni sistem sastavljen od dva masivna tela koja kruže jedan oko drugog i koji se na kraju sudaraju. Takvi sistemi predstavljaju izvor gravitacionih talasa.

U astronomiji, gravitacioni talasi (engl. gravitational wave), su talasi koji zakrivljuju prostor-vreme. Pojavljuju se u binarnim sistemima i putuju od izvora ka spolja. Proučavanje gravitacionih talasa ima za cilj da prikuplja podatke o objekatima kao što su neutronske zvezde i crne rupe , događaji kao što su supernove, i procesi, uključujući i one iz ranog svemira neposredno nakon Velikog praska. Predviđeni su 1916.[1][2] godine, kada je Albert Ajnštajn izneo svoju teoriju relativiteta[3].

Uvod uredi

 
Ajnštajnova teorija relativiteta, koja prikazuje kako Zemlja zakrivljuje prostor-vreme.

U Ajnštajnovoj teoriji relativiteta, gravitacija se tretira kao fenomen koji proizilazi iz zakrivljenosti prostor-vremena, koje je prouzrokovano prisustvom mase. Izvori gravitacionih talasa[4][5][6] se mogu eventualno detektovati u binarnim zvezdanim sistemima sastavljenih od belih paruljaka, neutronskih zvezda i crnih rupa. Što je više mase koja se nalazi unutar date zapremine prostora, zakrivljenost prostor-vremena će biti veća. Kako se objekti sa masom kreću u prostor-vremenu, to predstavlja zakrivljenot prostor-vremena i održava lokacije tih objekata. U određenim okolnostima, ubrzani objekti prave promene u ovoj zakrivljenosti, koji prostor šire ka spolja pri brzini svetlosti u talasima. Ove pojave su poznate kao gravitacioni talasi[7]. Ova pojava se smanjuje obrnuto sa udaljenosti od izvora. Moćan izvor gravitacionih talsa može biti kod neutronskih zvezda zbog veoma velikog ubrzanja njihovih masa dok orbitiraju jedna oko druge. Međutim, zbog astronomskih udaljenosti od tih izvora, kad bi se merili sa Zemlje, efekti gravitacionih talsa predviđeni su da budu jako mali. Gravitacioni talasi treba da prodru regione prostora tako da elektromagnetni talasi ne mogu. Pretpostavlja se da će oni biti u stanju da obezbede posmatrače na Zemlji sa informacijama o crnim rupama i drugim objekata u dalekom svemiru.Takvi sistemi ne mogu se posmatrati sa sredstvima kao što su optički teleskopi i radio teleskopi. Posebno, gravitacioni talasi kosmologu nude mogući način posmatranja veoma ranog svemira. U principu, gravitacioni talasi mogu da postoje u svakoj frekvenciji. Međutim, veoma niske talase bi bilo skoro nemoguće otkriti.

Istorija uredi

Mnogo godina pre Ajnštajna, Njutnova teorija gravitacije je dobro opisala orbite planeta. Vremenom tehnika posmatranja i instrumenti su postajali sve precizniji i videlo se da rezultati za kretanje planeta koje daje klasična teorija ne odgovaraju u potpunosti pravom stanju stvari u Sunčevom sistemu. Ipak, postoji velika razlika između ovih teorija. Razlika ne leži u tome što su brojni rezultati različiti već je njihova razlika u načinu na koji opisuju sam pojam gravitacije[8]. Njutnova teorija gravitaciju shvata kao jednu sasvim običnu silu, ali u Opštoj teoriji gravitacija više nije sila već je ona osobina samog prostor-vremena. Opšta teorija relativnosti nam pokazuje da materija saopštava prostor-vremenu kako da se savije a savijeno prostor-vreme saopštava materiji kako da se ponaša. Opštom teorijom relativnosti, 1916. godine Ajnštajn je predvideo mogućnost postojanja gravitacionih talasa.U ovo teoriji, koncentracija mase (ili energije) zakrivljuje prostor-vrememe. Promena u obliku ili poziciji takvih objekata izaziva zakrivljenja koja se prostiru kroz svemir brzinom svetlosti. Upravo takva zakrivljenost se naziva gravitacioni talas.


Formiranje uredi

Pretpostavlja se da su gravitacioni talasi, formirani u prvim trenucima rođenja svemira. Ove informacije su značajne da bi se razumelo kako je nastao svemir.Gravitacioni talasi se formiraju i u binarnim sistemima[9][10], pod dejstvom mase koja zakrivljuje prostor-vreme i zavisi od ubrzanja i mase tela u tom sistemu. Gravitacioni talasi, su teoretski, transport energije kao gravitaciono zračenje. Postojanje gravitacionih talasa je moguća posledica Lorentzovih invarijantnosti relativiteta jer donosi koncept ograničenja brzine prostiranja fizičkih interakcija. Gravitacioni talasi ne mogu postojati u Njutnovoj teoriji gravitacije, u kojoj se fizičke interakcije šire beskonačnom brzinom.

Funkcionisanje gravitacionih talasa uredi

 
Uticaj unakrsno polarizovanog gravitaciononog talasa na prsten čestica.

Efekti u prolazu gravitacionih talasa mogu da se vide zamišljajući perfektno ravan region prostor-vremena sa grupom nepomičnih čestica koje leže u ravni. Kako gravitacioni talas prolazi kroz čestice duž linije pod pravim uglom u odnosu na ravan čestica, čestice će pratiti izobličenja u prostor-vremenu.

Oscilacije prikazani ovde u animaciji su mnogo veće nego u stvarnosti gde gravitacioni talas ima veoma malu amplitudu. Međutim, oni nam omogućuju da vizualizaciju vrstu oscilacija u vezi sa gravitacionim talasima koji su proizvedeni, na primer, parom masivnih tela u kružnoj orbiti. U ovom slučaju amplituda gravitacionog talasa je konstantna, ali njegova ravan polarizacije se menja i tako je gravitaciona veličina talasa vremenski promenljiva i pokazuje varijacije (kao što je prikazano u animaciji).Ako je orbita eliptična onda se amplituda gravitacionog talasa takođe menja sa vremenom, prema Ajnštajnovim formulama.Gravitacioni talasi imaju polarizaciju zbog prirode njihovih izvora, a polarizacija talasa zavisi od ugla izvora.

Osobine uredi

 
Prikaz prostiranja gravitacionih talasa.

Kao i drugi talasi, postoji nekoliko korisnih karakteristika koje opisuju gravitacione talase:

  • Amplituda:(označava se  ) je veličina talasa.Amplituda je ovde prikazana grubo (ili 50%). Gravitacioni talasi koji prolaze kroz Zemlju su mnogo milijardi puta slabiji.
  • Frekvencija:(označava se f) ovo je učestalost kojom talas osciluje.
  • Talasna dužina:(označava se λ) je najkraća razdaljina između dve čestice koje osciluju u istoj fazi.
  • Brzina: Ovo je brzina kojom tačka na talasu putuje. Za gravitacione talase sa malim amplitudama, brzina je jednaka brzini svetlosti.

Astrofizika i gravitacioni talsi uredi

Astronomska posmatranja su prvobitno napravljena korišćenjem vidljive svetlosti. Galileo Galilej je prvi primenio teleskop za poboljšanje ove opservacije[11]. Međutim, vidljiva svetlost je samo mali deo elektromagnetnog spektra. Još korisnih informacija mogu se naći, na primer, u radio talasnim dužinama. Korišćenjem radio teleskopa, astronomi su otkrili pulsare, kvazare, i druge ekstremne pojave. Zapažanja u mikrotalasnom spektru su dovela do boljeg razumevanja ranog svemira. Nove uvide u astronomiju naučnici su doneli koristeći gama zrake, ultraljubičasto svetlo, i infracrvenu svetlost. Korišćenjem novih regiona spektra,naučnici su došli do novih otkrića. Astronomi se nadaju da će napredovanjem tehnologije isto tako otkriti gravitacione talase[12].

Izvori gravitacionih talasa uredi

Izvori gravitacionih talasa mogu se pojaviti kod supernovih ili u binarnim sistemima u kojima se nalaze neutronske zvezde, crne rupe[13][14], ili sistemi belih patuljaka, izazvani različitim vrstama kretanja i promenljivim raspodelama mase.Uopšteno govoreći, gravitacioni talasi ce javljaju kod objekata čiji predlog podrazumeva ubrzanje, pod uslovom da putanja kretanja nije savršeno sferična i simetrična. Ako bi dva masivna tela kružila brzo jedn oko drugog, stvorilie bi se značajne količine gravitacionih talasa[15].

Beli patuljak kao izvor gravitacionih talasa uredi

Duple zvezde, u kojima Beli patuljak orbitira oko druge zvezde,čine pouzdani izvor gravitacionih talasa.

Binarne zvezde,su prilično uobičajena pojava u svemiru.Formiranje zvezda iz kolapsa oblaka gasa rezult su formiranja sistema sačinjenih od više zvezda i mnogo su češći od pojedinačnih zvezda poput našeg Sunca. Zvezde u više sistema orbitiraju jedna oko druge zbog njihove međusobne gravitacione interakcije.Na kraju 1960-ih, otkriveni su binarni sistemi sa periodima manje od jednog sata.Posmatrajući gravitacione talase belih patuljaka, naučnici su utvrdili da učestalost binarnog sistema zavisi i od komponenti masa i na njihove kompaktnosti, a ona direktno određuje frekvenciju gravitacionih talasa koji se emituju u sistemu.

Laserski Interferometar Antena Lisa uredi

 
Umetnički prikaz Lisa satelita.

Za otkrivanje gravitacionih talasa koji emituju binarni sistemi,pobrinuće se laserski instrument Space Antenna Lisa, koji bi trebao sa sigurnošću da detektuje gravitacione talase.Ovaj projekat će meriti gravitacione talase neposredno pomoću laserskog interferometra. Osetljivost Lisa će omogućiti otkrivanje hiljada dvojnih zvezda kao pojedinačnih izvora.Lisa projekat je prethodno zajednički napor između SAD-a,agencije NASA i Evropske svemirske agencije (ESA). Iako je bilo finansijskih ograničenja,NASA je ipak 8. aprila 2011. godine, objavila da će biti u stanju da nastavi projekat Lisa partnerstvo sa Evropskom svemirskom agencijom.Satelit Lisa će orbitirati oko Sunca, čiji će orbitalni period biti godinu dana. Planirana godina lansiranja je 2035.

Otkrivanje gravitacionih talasa uredi

 
Mapa gravitacionih talasa otkrivenih u kosmičkom pozadinskom zračenju, registrovanih tokom ranog formiranja svemira. Detektovan je od strane tima naučnika 17. marta 2014. godine.

Dokazi o gravitacionim talasima u univerzumu mogu biti otkriveni od strane radio teleskopa.Za gravitacione talase se očekuje da imaju frekvencije, zbog toga gravitacione talase nije lako detektovati, prvenstveno zbog masovnog prisustva buke u niskim frekvencijama gde antene trenutno posluju.Iako su Hulse-Tailor zapažanja veoma važna, oni ne daju jasne dokaze za postojanje gravitacionih talasa.Više ubedljivo zapažanje bi bilo direktno merenje efekta u prolazu gravitacionih talasa, koji takođe može da obezbedi više informacija o sistemu koji je generisan.Amplituda sfernog talasa će se smanjivati kako se bude udaljivala od izvora.Iako postojanje gravitacionih talasa nije direktno otkriveno, postoje indirektni dokazi za njeno postojanje. Na primer, 1993. godine Nobelova nagrada za fiziku dodeljena je za merenja Hulse-Tailor binarnom sistemu koji sugeriše da su gravitacioni talasi više od matematičkih anomalija. Gravitacioni talasi detektovani su i 17. marta 2014.[16][17][18]godine. Astronomi sa Harvard-Smithson centra za astrofiziku tvrdili su da je otkrivena i proizvedena "prva i direktna slika gravitacionih talasa preko neba" u okviru pozadinskog zračenja, pružajući jake dokaze za postojanje inflacije i velikog praska.

Značaj ovog otkrića uredi

Ajnštajn je opštom teorijom relativiteta pokazao da gravitacioni talasi mogu da postoje. Napor da se otkriju gravitacioni talas je u toku, ali ako se potvrdi sa sigurnošću da postoje, to otkriće će doneti novi način shvatanja svemira.Pomoću kosmičkog pozadinskog zračenja dokazaće će se hipoteza pod nazivom inflacija i otkriće se informacije o poreklu svemira, ili događaju poznatom kao Veliki prasak.

Reference uredi

  1. ^ Einstein, A (jun 1916). „Näherungsweise Integration der Feldgleichungen der Gravitation”. part 1: 688—696.  Tekst „journal” ignorisan (pomoć)
  2. ^ Einstein, A (1918). „Über Gravitationswellen”. Sitzungsberichte der Königlich Preussischen Akademie der Wissenschaften Berlin. part 1: 154—167.  line feed character u |journal= na poziciji 21 (pomoć)
  3. ^ Finley, Dave. „Einstein's gravity theory passes toughest test yet: Bizarre binary star system pushes study of relativity to new limits.”. Phys.Org. 
  4. ^ en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_wave
  5. ^ LIGO Scientific Collaboration; Virgo Collaboration (2012). „All-sky search for gravitational-wave bursts in the second joint LIGO-Virgo run”. Physical Review D. 85: 122007. Bibcode:2012PhRvD..85l2007A. arXiv:1202.2788  . doi:10.1103/PhysRevD.85.122007. 
  6. ^ LIGO Scientific Collaboration; Virgo Collaboration (2012). „All-sky search for gravitational-wave bursts in the second joint LIGO-Virgo run”. Physical Review D. 85: 122007. Bibcode:2012PhRvD..85l2007A. arXiv:1202.2788  . doi:10.1103/PhysRevD.85.122007. 
  7. ^ gravity-wave-www.britannica.com/EBchecked/topic/242499/gravity-wave
  8. ^ LIGO Scientific Collaboration; Virgo Collaboration (2010). „Predictions for the rates of compact binary coalescences observable by ground-based gravitational-wave detectors”. Classical and Quantum Gravity. 27: 17300. Bibcode:2010CQGra..27q3001A. arXiv:1003.2480  . doi:10.1088/0264-9381/27/17/173001. 
  9. ^ „Relativistic Binary Pulsar B1913+16: Thirty Years of Observations and Analysis”. arXiv:PS_cache/astro-ph/pdf/0407/0407149v1.pdf   Proverite vrednost parametra |arxiv= (pomoć). 
  10. ^ Binary and Millisecond Pulsars
  11. ^ Li, Fangyu, Baker, R. M L, Jr., and Woods, R. C., "Piezoelectric-Crystal-Resonator High-Frequency Gravitational Wave Generation and Synchro-Resonance Detection", in the proceedings of Space Technology and Applications International Forum (STAIF-2006), edited by M.S. El-Genk, American Institute of Physics Conference Proceedings, Melville NY 813: 2006.
  12. ^ Braginsky, V. B., Rudenko and Valentin, N. Section 7: "Generation of gravitational waves in the laboratory", Physics Report (Review section of Physics Letters), 46, No. 5. 165–200, (1978).
  13. ^ Crashing Black Holes
  14. ^ Gualandris, A.; Merritt, D.; et al. (maj 2008). „Ejection of Supermassive Black Holes from Galaxy Cores”. The Astrophysical Journal. 678 (2): 780—797. Bibcode:2008ApJ...678..780G. arXiv:0708.0771  . doi:10.1086/586877. 
  15. ^ Merritt, D.; et al. (maj 2004). „Consequences of Gravitational Wave Recoil”. The Astrophysical Journal Letters. 607 (1): L9—L12. Bibcode:2004ApJ...607L...9M. arXiv:astro-ph/0402057  . doi:10.1086/421551. 
  16. ^ Staff (17. 3. 2014). „BICEP2 2014 Results Release”. National Science Foundation. Pristupljeno 18. 3. 2014. 
  17. ^ „First Direct Evidence of Cosmic Inflation”. http://www.cfa.harvard.edu. Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. 17. 3. 2014. Pristupljeno 17. 3. 2014.  Spoljašnja veza u |website= (pomoć)
  18. ^ Clavin, Whitney (17. 3. 2014). „NASA Technology Views Birth of the Universe”. NASA. Pristupljeno 17. 3. 2014. 
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Корисник:Ivanajo24/песак&oldid=26130629”