Byly už konečně přímo pozorovány gravitační vlny?  
Na letošní rok připadá sté výročí Einsteinovy předpovědi gravitačních vln, proto by bylo excelentní, kdyby se právě letos podařilo jejich přímé potvrzení.

 

Joseph Weber u jednoho ze svých válců (zdroj AIP Emilio Segré Visual Archives).
Joseph Weber u jednoho ze svých válců (zdroj AIP Emilio Segré Visual Archives).

 

Když jsem se v šedesátých letech jako kluk začal zajímat o astronomii a fyziku, tak se už mluvilo o tom, že gravitační okno se už otevírá nebo co nejdříve otevře. Joseph Webber začal totiž experimentovat se svými dvěma hliníkovými válci každý o hmotnosti 1,4 tuny. Jeden byl umístěn na Univerzitě v Marylendu nedaleko Washigtonu a druhý v Argonne National Laboratory kousek od Chicaga.  Průchod gravitačních vln by se měl projevit deformacemi prostoru, které by byly zaznamenány ve velice malém pohybu válců měřitelných citlivými piezoelektrickými senzory. Vzdálenost Mezi nimi byla 1000 km a zajišťovala, aby se odfiltrovaly lokální poruchy. Weber několikrát oznámil, že gravitační vlny zaznamenal. S největší pravděpodobností se však jednalo o náhodné koincidence a pozemské vlivy. Dnes se ví, že citlivost jeho zařízení nestačila na zaznamenání běžných vesmírných zdrojů gravitačních vln.   

Od té doby se citlivost detektorů gravitačních vln stále zvyšovala a kromě systému založených na principu Weberových válců se začaly budovat zařízení založena na interferometrii. A nyní funguje ve světě několik experimentů založených na obou metodách. Jde například o interferometry LIGO v USA, VIRGO v Itálii, GEO600 a TAMA300 v Japonsku nebo o experimentální zařízení podobná Weberově experimentu AURIGA v Itálii nebo MiniGRAIL na Univerzitě v Leidenu. Zatím se jim však nepodařilo žádné gravitační vlny zaznamenat. Samotný Weber, který měl také velký podíl na zřízení observatoře LIGO a laserových technologiích, které jsou pro fungování interferometrie, klíčové se detekce gravitačních vln nedožil. Zemřel v roce 2000 ve věku 81 let.


Nepřímé potvrzení gravitačních vln
Dožil se pouze nepřímému potvrzení jejich existence. Gravitační vlny by totiž měly intenzivně vyzařovat systémy složené z ompaktních konečných stádií hvězd, které jsou velmi blízko sebe a jsou tak ve velmi intenzivním gravitačním poli. Takovou soustavou jsou binární pulsary složené ze dvou neutronových hvězd obíhajících velmi blízko společného těžiště. Pulzar se svou rychlou a velice přesně definovanou rotací lze využít i jako velmi přesné hodiny. Vyzařování gravitačních vln způsobuje ztrátu energie a změnu oběžné doby. Vhodný binární pulzar našel radioteleskop v Arecibu v roce 1974 a dostal označení PSR 1913+16.

Výsledek přesných měření zkracování oběžné periody pulzaru PSR 1913+16
Výsledek přesných měření zkracování oběžné periody pulzaru PSR 1913+16

V daném případě jde o neutronové hvězdy s hmotnostmi 1,44 a 1,39 hmotnostmi Slunce. Jejich vzájemná vzdálenost je pouhých 700 000 km, což odpovídá zhruba poloměru Slunce. Perioda pulzací pozorovaného pulzaru je 0,059 s a oběžná perioda pak 7,75 hodiny. U binárního pulzaru byla pozorována řada efektů obecné teorie relativity a její předpovědi byly velice přesně potvrzeny. Samotné vyzařování gravitačních vln vede k tomu, že se oběžná perioda zkracuje zhruba o 76 mikrosekund za rok, což plně odpovídá předpovědi Einsteinovy teorie.


Za objev binárního pulzaru a umožnění nepřímého potvrzení existence gravitačních vln pomocí velice přesná měření zkracování jeho oběžné periody byli Russel A. Hulse a Joseph H. Taylor oceněni Nobelovou cenou roce 1993. Od té doby bylo nalezeno několik binárních pulzarů, kdy je druhým členem systému bílý trpaslík nebo neutronová hvězda.

Gravitační vlny roztáhnou prostor v jednom směru a stlačí ve směru kolmém. Změní se tak vzdálenosti prvku rozdělujícího světlo a zrcadel na konci vzájemně kolmých kanálů (zdroj modifikovaný z článku spolupráce LIGO).
Gravitační vlny roztáhnou prostor v jednom směru a stlačí ve směru kolmém. Změní se tak vzdálenosti prvku rozdělujícího světlo a zrcadel na konci vzájemně kolmých kanálů (zdroj modifikovaný z článku spolupráce LIGO).

Je dokonce znám i jeden dvojitý pulzar, kdy obě neutronové hvězdy v binárním systému pozorujeme jako pulzar. Jedná se o systém PSR J0737-3039. Byl objeven v roce 2003 australskou Observatoří Parkes. V tomto případě mají hvězdy hmotnosti 1,337 a 1,250 hmotností Slunce a oběžnou periodu 2,4 hodiny. Rotační periody pulsarů jsou 0,023 s a 2,8 s. Tento systém je perfektní možnosti nepřímo zkoumat existenci a vlastnosti gravitačních vln.  Na jejich přímé pozorování se však muselo čekat dále.


Gravitační observatoř LIGO.
K typickým představitelům interferenčních detektorů gravitačních vln patří i zařízení LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory). Experiment byl založen v roce 1993. Opět sestává ze dvou zařízení, kterými jsou gigantické interferometry. Jsou umístěny 3000 km od sebe. První je v Hanfordu (Washington) a druhý v Livingstonu (Louisiana). Gravitační vlny stlačí prostor v jednom a roztáhnou v kolmém směru. Proto se využívá laserový svazek, který umí poskytnout intenzivní světelný paprsek s přesně definovanou vlnovou délkou a stejnou fází. Ten rozdělí polopropustné zrcadlo na dvě části. První jeho část pošle do kolmého směru a druhá letí v původním směru.

Schéma interferometrického zařízení pro detekci gravitačních vln. V daném případě jde v případě vzdáleností a výkonů o zařízení VIRGO. (Zdroj VIRGO).
Schéma interferometrického zařízení pro detekci gravitačních vln. V daném případě jde v případě vzdáleností a výkonů o zařízení VIRGO. (Zdroj VIRGO).

Kanály s velmi vysokým vakuem, které mají délku 4 km, jsou na sebe kolmé a na konci mají zrcadlo. To odrazí světlo, které se v polopropustném zrcadle zase spojí a dochází k interferenci. Jestliže urazí světlo přesně stejnou vzdálenost, dochází u nich k interferenci, jejich signál se vzájemně ruší a na fotodiodu pak světlo nedopadne. Při změně vzdálenosti dochází k posuvu a podle toho se interference narušuje a mění se signál z fotodiody.

Je třeba zdůraznit, že efekty gravitačních vln jsou extrémně malé. I v případě takového extrémního jevu, jako je blízké splynutí dvou černých děr a silný signál, je posun o 10-21. To znamená pro vzdálenost 4 km o 10-17 m, což je zhruba o 0,1 % atomového jádra. I tak extrémně malou změnu dokáže přístroj zaznamenat. Je to však umožněno tím, že tuto vzdálenost musí světlo proletět mnohokrát, aby celková vzdálenost, kterou urazí, byla zhruba v řádu vzdálenosti ke Slunci, tedy o sedm řádů větší než kilometr. Pak jsou fázové posuny v řádu velikosti atomu (nanometry) a tedy měřitelné i pomocí světla s příslušnou vlnovou délkou. I když velice náročné je odfiltrování všech různých vibrací, které vznikají vlivem řady pozemských jevů. Problémem je například i tepelný pohyb atomů v zrcadlech.Dva detektory ve značné vzdálenosti umožňuje z rozdílu v čase signálu určit přibližný směr příletu gravitačních vln a přispět k identifikaci zdroje. Velice podobná observatoř je i v Evropě. Zde je jeden interferometr VIRGO v Itálii nedaleko známého města Pisa a druhý GEO600 v Německu nedaleko Hanoveru. Společné pozorování těchto dvou přístrojů umožní lépe odfiltrovat šum a určit směr, ve kterém se nalézá případný zdroj gravitačních vln.

Observatoř LIGO – část v Luisianě (zdroj LIGO/NSF)
Observatoř LIGO – část v Luisianě (zdroj LIGO/NSF)


Podívejme se nyní na historii pozorování observatoře LIGO. Během první etapy pozorování mezi lety 2002 až 2010 se žádné gravitační vlny nepodařilo zachytit. Potom nastalo pětileté období vylepšování detektoru, které by v konečném důsledku po dlouhodobější etapě pozorování mělo umožnit zvýšení citlivosti o více než řád, což vede ke zvýšení pravděpodobnosti zachycení gravitačních vln až o tři řády. Základním přínosem citlivosti je, že jsou vidět stále slabší zdroje gravitačních vln, které jsou tak více pravděpodobné a také do stále větších vzdáleností. To je důvod, proč se tak dramaticky zvyšuje pravděpodobnost zachycení těchto vln. Lze to dokumentovat na takové analogii. Jestliže jsme schopni detekovat supernovu pouze v naší Galaxii, musíme na ni čekat století. Pokud jsme však zvýšili citlivost detekce a vidíme supernovy do vzdálenosti miliard světelných let, tak jich vidíme desítky za

Jedno ze zrcadel zařízení LIGO (zdroj LIGO).
Jedno ze zrcadel zařízení LIGO (zdroj LIGO).

rok. Jedním z nejčastějších pozorovaných objektů, na které vylepšený detektor LIGO hlavně cílí, je splynutí dvou kompaktních konečných stádií hvězd. Tyto události může nové LIGO pozorovat až do vzdálenosti desetkrát větší, což znamená zvětšení pozorovaného objemu a tím i počtu zdrojů tisíckrát. Mělo by to umožnit pozorovat několik takových splynutí každý rok. Odhady se pohybují okolo čtyřiceti. Dalšími možnými pozorovanými jevy jsou záření o frekvenci 10 až 1000 Hz, které vysílají rychle rotujících pulzarů, které často nemusí být v elektromagnetickém spektru kvůli své malé intenzitě viditelné. Hlavní potenciál pozorování gravitačních vln je v oblasti extrémně katastrofických jevů, jako je kolaps hvězdy do konečného stádia neutronové hvězdy nebo černé díry nebo kolapsy neutronové hvězdy do černé díry. Případně také procesy při některých bouřlivých dějích ve velkých černých dírách v jádrech galaxiích. Tyto události jsou však většinou velmi málo pravděpodobné.


Pozorování gravitačních vln emitovaných během splynutí dvou černých děr

LIGO Hanford. (Zdroj LIGO)
LIGO Hanford. (Zdroj LIGO)

Vylepšená sestava dvou detektorů LIGO začala oficiálně pozorovat v září 2015. Potvrdilo se zvýšení citlivosti, takže splynutí dvojice neutronových hvězd s hmotností okolo 1,4 hmotností Slunce by mělo být pozorováno až do vzdálenosti 250 milionů světelných let. Dne 14. září pak zachytila observatoř signál, který by měl být vyvolán gravitačními vlnami vyzářenými během konečného stádia splynutí dvou černých děr ve vzdálenosti zhruba 1,3 miliardy let. Signál byl vyslán v posledním zlomku sekundy události. Hmotnost černých děr je odhadována zhruba na 29 a 36 hmotností Slunce.

Pro Osla komentoval Mandor
Pro Osla komentoval Mandor

Zároveň byly tři hmotnosti Slunce přeměněny na gravitační vlny. V maximu byl vyzařovaný výkon v gravitačních vlnách padesátkrát větší, než výkon ve viditelném vesmíru.  Doba příletu signálu se u dvou interferometrů lišila o 7,1 ms, což umožňuje zhruba určit i směr příletu. Zdroj byl někde na jižní obloze. Vědci z LIGO se snažili o velmi pečlivou kontrolu, proto čekali s publikací výsledku tak dlouho. Nyní začne analyzovat data široká vědecká veřejnost. Zároveň jak LIGO, tak VIRGO a GEO600 budou pokračovat s pozorováním. Pokud tedy byla událost skutečná, je velká šance, že budou pozorovány další. Je tak šance, že se přesně po sto letech od předpovědi podařilo pozorovat gravitační vlny přímo. A opravdu jsem rád, že jsem se mohl dožít odhalení higgse, zkoumání Pluta pomocí automatu a nyní i objevu gravitačních vln. Článek píši s nadšením při poslechu přednášky vědců z LIGA a hrozně narychlo, takže se omlouvám za chybky a nepřesnosti. K přesné analýze se určitě budeme vracet.

 

 


Pro zájemce o podrobnější informace a to, jak se lze dozvědět parametry pozorovaného systému, uvádíme dva obrázky z publikace spolupráce LIGO, která púrávě vychází v Physical Review Letters:

 

To, o jaký systém se jednalo, tedy že šlo o splynutí černých děr a s jakou hmotností lze zjistit z amplitud a frekvencí oscilací. Jak bylo zmíněno, jsou oscilace v řádu zlomku atomového jádra a frekvence v řádu desítek až stovek hertzů. Průběh je ukázán na obrázku z publikace spolupráce LIGO, která bude uveřejněna v Physical Review Letters  116 (2016) 061102. 
Je vidět, že reálné průběhy odpovídají simulacím s modelem systému, který má zmiňované parametry (hmotnosti černých děr 36(5) a 29(4) hmotností Slunce, vzniklá černá díra měla hmotnost 62(4) hmotností Slunce a vyzáření 3,0(5) hmotností Slunce). Průběh děje, dosahované rychlosti černých děr (vyjádřené v poměru k rychlosti světla c) a vzdálenost mezi nimi jsou v dolním
obrázku. Pak je možné dostat srovnáním intenzity signálu a předpokládané uvolněné energie ve formě gravitačního záření vzdálenost systému okolo 410 (160) Mpc.



Video: Zobrazení průběhu signálů z obou detektorů:

 


Autor: Vladimír Wagner
Datum: 11.02.2016
Tisk článku

Liga spravedlnosti -
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 449 Kč
cena: 386 Kč
Liga spravedlnosti

Související články:

Vítejte ve věku gravitační astronomie     Autor: Stanislav Mihulka (12.02.2016)
Detekce gravitačních vln – první dojmy     Autor: Pavel Bakala (12.02.2016)



Diskuze:

neslavím

Semjon Duganov,2016-03-03 11:46:38

Hovoří se o gravitačních vlnách a přitom popisovaný experiment nemá dle mého názoru nic společného s gravitačními vlnami. Popisovaný experiment bych přirovnal k zachycení kolísavého světelného signálu například z obyčejné žárovky. Zde bychom také mohli zaznametat prekvenci kolísavosti světelného zdroje a přitom tudy by jistě nevedla cesta k objevu elektromagnetického vlnění.

V případě popisovaného experimentu zachycení kolísavého gravitačního pole jsem popsali frekvenci zmeny intenzity gravitačního pole což není nic nového. (Změnu intenzity gravitačního pole zaznamenájí přístroje při zvětšení vzdálenosti od zdroje gravitace.) Nevidím žádné důvody pro obecně přijatý výklad o záznamu či objevu gravitačních vln.

Prosím jestli byste se nemohl pokusit o vysvětlení. Děkuji

Odpovědět

Rychlost gravitačních vln.

Petr Šohaj,2016-02-12 10:02:29

Dobrý den. Viděl jsem včerejší přenos z LIGa jen první čtvrt hodinku. Tak nevím jestli mi to uteklo nebo někde tady. Byla nějak sledována ta událost splynutí dvou černých děr i v elektromagnetickém spektru? Uvádí se, že hmotnosti obou objektů jsou odhady. A směr a vzdálenost? 1,3 miliardy světelných let je docela daleko a dávno. Jak přišli na to, že to byla právě tato událost v tomto místě?

Odpovědět


Re: Rychlost gravitačních vln.

Vladimír Wagner,2016-02-12 16:48:29

V žádném jiném oboru (elektromagnetické záření, neutrina, vysokoenergetické kosmické záření ...) nebyla událost pozorována. A ani se to u takové události v takové vzdálenosti nedá příliš předpokládat. Z průběhu oscilací systému interferometru (frekvence a amplitudy) se dostal popis systému (hmotnosti obou černých děr a energie vyzářená ve formě gravitačních vln). Z porovnání vyzářené energie ve formě gravitačních vln a velikosti zachyceného signálu se získal odhad vzdálenosti. Podrobněji obrázky a jejich popis v dolní části článku.

Odpovědět


Re: Rychlost gravitačních vln.

Petr Šohaj,2016-02-12 18:00:33

Aha, už to vidím a děkuji. Možná se budeme muset začít učit dívat do vesmíru trochu "jinýma očima". A těšit se na další signály...

Odpovědět


Re: Re: Rychlost gravitačních vln.

Milan Krnic,2016-02-15 18:17:52

Mám takový pocit, že jsme, podobně jako u H. bosonu nic nepozorovali. Pouze jsme pravděpodobně zachytili signál, a ten dle nějakých fyzikálních hypotéz vyhodnotili jako hypotetické gravitační vlny.

Odpovědět


Re: Re: Re: Rychlost gravitačních vln.

Vladimír Wagner,2016-02-15 19:08:13

Pane Krnici, pokud uznáváte, že pomoci Hubblova teleskopu "pozorujeme" hvězdy a galaxie, že radioteleskopem "pozorujeme" pulsary, rentgenovským dalekohledem "pozorujeme" oblaka horkého plynu a detektorem Superkamiokande pozorujeme v "neutrinové" oblasti Slunce, tak i nyní "pozorujeme" pomoci gravitačního teleskopu splynutí dvou černých děr.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Rychlost gravitačních vln.

Milan Krnic,2016-02-15 19:26:57

Nemám rád nepřesné vyjadřování. To vede pouze k nedorozumění, a to ke konfliktům, se všemi negativními důsledky (např. nedůvěře).
Alespoň jedna hvězda prokazatelně existuje, pozoruji ji -bez uvozovek- (téměř) každý den.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Rychlost gravitačních vln.

Vladimír Wagner,2016-02-15 21:06:12

Pane Krnici, to, že je třeba dané pozorování ověřit a zjistit, zda bylo reálné a zda se opravdu podařilo zachytit gravitační vlny se rozebírá a konstatuje jak v článku, tak v příspěvcích k diskuzi. Jinak každé pozorování třeba slabých objektů ve vesmíru na hranici pozorovatelnosti je spojeno s otazníkem, zda je reálné nebo ne. A mluvíme vždy o astronomickém pozorování a každý tomu rozumí. Vaše do značné míry neplodná poznámka nevnáší alespoň podle mě do diskuze nic smysluplného.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Rychlost gravitačních vln.

Milan Krnic,2016-02-16 08:45:43

Pouze podotýkám, že dle mého názoru a důvodů, které jsem uvedl, je nanejvýš důležité nazývat věci pravými jmény. Kdy gravitační vlny jsou věc hypotetická. Podobně jako např. fyzika binárních pulzarů, nebo třeba (mimo téma) temná hmota.
Kde berete tu jistotu, že každý rozumí tomu, co znamená astronomickém pozorování?
Já mám spíše ve svém okolí zkušenost opačnou.

Odpovědět

hmotnosti

Jakub Beneš,2016-02-11 22:58:00

jak mohli urcit ty hmotnosti, kdyz neznaji jejich vzdalenost? teda pisou ze ji znaji, ale ze zachyceneho vykyvu se vzdalenost urcit neda. da se urcit maximalne smer a intenzita. ale ta muze byt v jakekoliv vzdalenosti. treba ve vetsi s vetsimi hmotnostmi, nebo v mensi s mensimi hmotnostmi. vzdalenost v elmag. zareni se urcuje kombinaci posuvu a znameho typu zdroje. v gravitacnich vlnach je taky nejaky rudy posuv ktery z toho vycetli? :-)) a typ zdroje znaji z ceho? podle me taky jen odhaduji. chapu ze to pul roku potvrzovali, tak ze si jsou asi jisti, ale chce to teda vic informaci, z ceho udelali ty zavery. ne jen napsat ze ty zavery jsou takove a basta ;-)

Odpovědět


Re: hmotnosti

Vladimír Wagner,2016-02-11 23:17:53

Z průběhu a frekvence vzniklých oscilací v obou detektorech a časového posuvu se dá ledacos usoudit, ale pochopitelně to bude potřeba podrobně analyzovat a ověřit, zda se fyzikové z LIGO nemýlí a interpretují je správně. Po publikaci se teď do kritické analýzy pustí řada fyziků.

Odpovědět


Re: hmotnosti

Vladimír Wagner,2016-02-11 23:17:53

Z průběhu a frekvence vzniklých oscilací v obou detektorech a časového posuvu se dá ledacos usoudit, ale pochopitelně to bude potřeba podrobně analyzovat a ověřit, zda se fyzikové z LIGO nemýlí a interpretují je správně. Po publikaci se teď do kritické analýzy pustí řada fyziků.

Odpovědět


Re: Re: hmotnosti

Petr Petr,2016-02-12 06:48:32

Je to zklamání. Problémem je, že je to historická událost (jako Kristus), která v případě konkrétního zdroje nepůjde opakovat (jako částice "ó můj bože") a tak nezávisle prověřit. Dále je tu problém, že to není kvantitativní prověření teorie relativity. Zdroj nebyl identifikován s konkrétním objektem zjištěným pomocí teleskopů. Takže vzdálenost a hmotnost zdroje neznáme nezávisle (a asi nikdy neidentifikujeme, protože nová data k této události již nezískáme). Chybí tedy to srovnaní "kolik mělo vyjít" a "kolik vyšlo podle teorie relativity." Je to jen takové plácnutí do vody...

Odpovědět


Re: Re: Re: hmotnosti

Petr Petr,2016-02-12 07:09:06

Rainer Weiss uvedl, že byly detekovány celkem 4 události.
http://www.nytimes.com/2016/02/12/science/ligo-gravitational-waves-black-holes-einstein.html?_r=0
Teď se bude čekat na publikace...

Odpovědět


Re: Re: Re: hmotnosti

Vladimír Wagner,2016-02-12 08:23:53

Pokud by mělo zůstat u jedné události, tak to opravdu k ničemu moc nepomůže a prodlužující se doba čekání bude daný případ zpochybňovat. Na rozdíl od jediného případu zaznamenání neutrin ze supernovy se nepodařilo daný jev zaznamenat a potvrdit jiným způsobem. V tom máte pravdu. Jak jsem však už zde několikrát zdůrazňoval. Pokud by lev reálný, tak lze očekávat, že začnou přibývat a i relativně rychle další případy jevů, které jsou sice slabší, ale pravděpodobnější (binární systémy kompaktních objektů menších hmotností, ať už černých děr, tak neutronových hvězd). A vylepšení kontinuálně probíhá i u detektorů VIRGO a GEO600. Dá se tak čekat společné pozorování všech čtyř systémů. A to už jednak přinese přesnější informace o směru, ale také nezávislý test. Prostě nyní musí (a pravděpodobně už i jsou) být zaznamenávány další případy.

Odpovědět


Re: Re: hmotnosti

Petr Petr,2016-02-12 07:48:43

"žádná" neutrina z událostí o špičkovém výkonu 1E49 W...
http://icecube.wisc.edu/news/view/398
a ze supernov (o výkonu 1E36 W) ano...

Odpovědět


Re: Re: Re: hmotnosti

Vladimír Wagner,2016-02-12 08:15:54

V tom není žádný rozpor. Pokud by šlo o gravitační signál odpovídající výbuchu supernovy a vzniku černé díry při ní, tak by to byl signál, že je něco špatně. Ovšem v případě splynutí černých děr tam není zdroj, který by příslušně silný neutrinový záblesk vytvořil.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: hmotnosti

Marian Valentin,2016-02-12 08:34:40

Vzdialenost2

Chcel by som sa spytat, ze ako sa prislo k tej vzdialenosti 1,3mld svet.rokov? Viem, ze z oscilacii sa da zistit vsetko mozne, ale ak by ste mi tu niekto o trochu konkretnejsie opisali, ako sa da k tomu dopracovat, tak by som sa velmi potesil. Vdaka.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: hmotnosti

Petr Petr,2016-02-12 09:49:08

Z pozorovaného signálu se modelově (podle teorie relativity) odhaduje hmotnost a vyzářená deformace, která klesá se vzdáleností, takže ze změřené deformace se odhaduje vzdálenost. Není to ale, jak jsem napsal, kvantitativní ověření teorie relativity.

Například ohyb paprsku Sluncem udělá signál v ohybu. Ten je detekován v čase "tranzitu". Ale pokud neznáme hmotnost Slunce, tak to číselně nepotvrzuje žádnou teorii. Odpovídá to, jako kdyby v této analogii odvodili hmotnost Slunce (podle teorie relativity) z velikosti zaznamenaného ohybu a neměli jiný způsob, jak to prověřit (jakou hmotnost Slunce má).

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: hmotnosti

Marian Valentin,2016-02-12 12:21:45

Dakujem za odpoved a tym padom sa chcem spytat este nieco. Ak som dobre pochopil, tak deformacie casopriestoru so zvacsujucou sa vzdialenostou od zdroja maju stale mensiu intenzitu. Takze pokial sa nieco nachadza dostatocne blizko takehoto binarneho systemu, doslo by k dezintegracii telesa, resp. cohokolvek hmotneho? Moze ist dezintegracia az po subatomarnu uroven? To su skor otazky, k pripadnym scifi romanom, ale celkom ma zaujima, ci teoreticky uvazujem realne alebo je to uplne inak?

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: hmotnosti

Marian Valentin,2016-02-12 12:22:07

Dakujem za odpoved a tym padom sa chcem spytat este nieco. Ak som dobre pochopil, tak deformacie casopriestoru so zvacsujucou sa vzdialenostou od zdroja maju stale mensiu intenzitu. Takze pokial sa nieco nachadza dostatocne blizko takehoto binarneho systemu, doslo by k dezintegracii telesa, resp. cohokolvek hmotneho? Moze ist dezintegracia az po subatomarnu uroven? To su skor otazky, k pripadnym scifi romanom, ale celkom ma zaujima, ci teoreticky uvazujem realne alebo je to uplne inak?

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: hmotnosti

Petr Petr,2016-02-12 11:42:42

Otázkou je, zda jde o splynutí černých děr (a ne jen objektů o daných hmotnostech, což není vyloučené - např. kvarková hvězda, bosonová hvězda...).
https://dcc.ligo.org/public/0122/P1500218/012/GW150914_parameter_estimation_v13.pdf

Navíc je to pak tautologie (prověřujeme zde teorii relativity, tj. nejen gravitační vlny, ale i černé díry, které nemůžeme brát jako nezávislý vstup do úvah). Pak je to děs. Zdroj nikdy nebudeme moci pozorovat, ale budeme věřit, že signál z něčeho je. Hlavně že signál je, ale z čeho (jinak pozorovatelného), to už nás nemusí zajímat...

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: hmotnosti

Vladimír Wagner,2016-02-12 16:59:03

Jiné objekty než černé díry to při hmotnosti desítky hmot Slunce potřebné k vysvětlení pozorovaného signálu být nemohly. Neutronové či podivné (kvarkové) hvězdy s hmotností přesahující 3 hmotnosti Slunce nemohou existovat (více o podivných hvězdách a hmotnostech a poloměrech neutronových a podivných hvězd zde: http://hp.ujf.cas.cz/~wagner/popclan/podivne/podivne.html )

Odpovědět

Velice pěkný článek

Pavel Brož,2016-02-11 22:19:37

Děkuji!

Odpovědět

Pochybnost.

Richard Palkovac,2016-02-11 20:26:47

A nemali by tie gravitacne vlny zakmitat Zemou ako celkom ? Teda zakmitat vsetkymi atomami Zeme sucasne, takze vzdialenost na pevnych horninach upevnenych zrkadiel by sa v podstate menit nemala, z dovodu garvitacnych vln.

Odpovědět


Re: Pochybnost.

Pavel Brož,2016-02-11 22:12:24

Gravitační vlna má tu vlastnost, že zatímco v jednom směru vzdálenost zkracuje, ve druhém prodlužuje, a v opačné fázi naopak. Proto je tato změna pozorovatelná v tom interferečním experimentu, protože při vhodné orientaci se délka jednoho ramene prodlužuje, zatímco druhého zkracuje. Samozřejmě existuje i ten "hluchý" speciální případ, kdy detektor vlnu nevidí - to by nastalo v okamžiku, kdy obě ramena detektoru jsou náhodou otočená přesně o 45 stupňů vůči těm směrům toho zkracování a prodlužování, potom se samozřejmě délka ramen nemění a detektor vlnu nezaznamená. Tyto směry zkracování a prodlužování určují mimochodem polarizaci gravitační vlny. Zatímco elektromagnetická vlna má dva své polarizační módy na sebe vzájemně kolmé (tedy jsou vůči sobě pootočené o 90 stupňů), tak u gravitační vlny jsou dva nezávislé polarizační módy vůči sobě pootočeny právě o oněch 45 stupňů. Společná vlastnost elektromagnetických i gravitačních vln je ta, že v obou případech se jedná o vlnění kolmá na směr postupu vlny. Zmíněná odlišnost úhlu mezi polarizačními módy je mimochodem svázaná s různým spinem kvant příslušného záření, kdy kvanta elektromagnetického záření (tedy fotony) mají spin 1, zatímco kvanta gravitačního záření (tj. gravitony, stále jen hypotetické částice, které na rozdíl od "makroskopických" gravitačních vln budou pravděpodobně detekovány až za hódně, hódně dlouho) mají mít spin 2 - ale to už by vyžadovalo opravdu hodně technický výklad, proč tomu tak je.

Samozřejmě že tak, jako u elektromagnetických vln máme kromě lineární polarizace, při které je rovina kmitů konstantní, také polarizaci kruhovou, při které se rovina polarizace stáčí s postupující vlnou, tak analogickou situaci můžeme mít i pro vlnu gravitační. Zatímco ale polarizace elektromagnetických vln může být snadno změněna prostředím, kterým vlna prochází (např. při odrazu od nějakého rozhraní přežívá jenom jeden mód lineární polarizace, při průchodu anizotropním prostředím zase může dojít k posunu fáze mezi dvěma na sebe kolmými složkama a k přeměně lineárně polarizované vlny na kruhově polarizovanou), tak gravitační vlny zase až tak snadno svůj polarizační mód nemění. Je tomu tak proto, že na rozdíl od elektromagnetických vln výrazně méně interagují s hmotou. Elektromagnetické záření interaguje se všemi nabitými částicemi - při průchodu např. plazmou s každou částicí "zakmitá", a synchronní kmitání těchto částic vyzařuje sekundární vlnu, která interferuje s tou původní, čímž modifikuje její vlastnosti. Gravitační záření s částicemi hmoty také zakmitá (na rozdíl od elektromagnetické vlny dokonce i s těmi neutrálními), ale sekundárně vybuzená vlna je nicotně slabá vůči té původní.

Právě kvůli této extrémní slabosti gravitačních vln generovaných běžným pohybem hmoty jsme odkázáni na lovení tak katastrofických událostí, jakými jsou gravitační kolapsy hvězd či srážky neutronových hvězd či černých děr. Elektromagnetické vlny oproti tomu umíme generovat velice snadno - v principu stačí synchronně kmitat nabitými částicemi, což se nejsnadněji provede s využitím střídavého proudu. Gravitační vlny jsou sice generovány např. každou tyčí rotující kolmo na svůj podélný směr (svým způsobem je to dokonce jeden z nejefektivnějších způsobů, jak je generovat), takto generované vlny jsou ale příliš slabé na detekci. Pokud tu rotující tyč nahradíme dvojicí blízce se obíhajících neutronových hvězd (kdy aspoň jedna z nich by měla být pulsarem, aby nám tak poskytla extrémně přesný vzdálený "chronometr"), tak se situace sice radikálně zlepší (díky obrovské hmotnosti objektů a díky krátké době oběhu, pokud kolem sebe obíhají opravdu blízko), nicméně i tak jsou potom jimi generované gravitační vlny tak slabé, že je můžeme pozorovat pouze nepřímo díky zkracování oběžné doby. Teprve až v konečném okamžiku jejich splynutí se vygeneruje gravitační vlna natolik silná, že máme aspoň teoretickou šanci ji na Zemi detekovat (zatím navíc jen velice hrubě).

Odpovědět


Re: Re: Pochybnost.

Petr Petr,2016-02-12 07:03:33

Nejsme odkázáni jen na katastrofické události. I oběh dvou hvězd (např. neutronových) blízkých Zemi má také vyzařovat dostatek detekovatelných vln. A to dlouhodobě a ne jen chvilku.

Odpovědět


Re: Re: Re: Pochybnost.

Pavel Brož,2016-02-12 09:43:32

Ano, ale tím jenom nahrazujeme události katastrofické událostmi extrémně nepravděpodobnými. Dvě neutronové hvězdy natolik blízké Zemi, aby daly signál srovnatelný s citlivostí Ligo, bohužel nejsou, jinak už by je za ta léta Ligo zaznamenal. Oběh dvou obyčejných hvězd nebo třeba i bílých trpaslíků zase vyvolává o mnoho řádů menší vlny, než mohou dát ty obíhající se neutronové hvězdy. Seřazeno podle pravděpodobnosti, na prvém místě jsou opravdu ty extrémně silné i když (mnohdy naštěstí) extrémně vzdálené děje, jako je splynutí neutronových hvězd nebo černých děr, na druhém místě po dalším zvýšení citlovosti detektorů budou ty obíhající se neutronové hvězdy nacházející se v naší mateřské Galaxii, ty potom bude možné sledovat kontinuálně, a teprve po dalším radikálním zvýšení citlivosti detektorů to budou ty blízce se obíhající hvězdy.

Odpovědět


Re: Pochybnost.

Jakub Beneš,2016-02-11 23:03:34

ano, mate pravdu, zakmitaly zemi jako celkem, ale ne soucasne. i gravitacni vlny maji stejne jako elemag vlny omezenou rychlost sireni. takze zakmitaly nejdriv prvnim atomem zeme ve smeru odkud priletely a pak to postupovalo zemi dale.

Odpovědět


Re: Re: Pochybnost.

Pavel Brož,2016-02-11 23:40:30

To co zmiňujete není podstata té detekce, tou podstatou je, že ta procházející gravitační vlna tou Zemí nekmitá, ale deformuje ji - v jednom směru ji natahuje, ve směru kolmém ji zkracuje, oba směry jsou přitom kolmé na směr postupu vlny.

Gravitační vlny se šíří rychlostí světla, a protože existují dva tyto detektory, jeden v Livingstonu a druhý v Hanfordu, které jsou od sebe vzdáleny 3000 km, tak z časového rozdílu detekce se dá velice hrubě odhadnout směr, odkud vlna přichází. Detekce v každém z detektorů je ale založena na relativně pomalém zkracování jednoho ramena za současného prodlužování druhého ramena, za půlperiodu pak naopak. Tím relativně pomalým časem je řádově setina sekundy, což je frekvence té zachycené vlny, viz např. obrázek zde: http://technet.idnes.cz/foto.aspx?r=veda&c=A160211_172541_veda_mla&foto=MLA613975_gravvlnyLIGO3protivypoctuorez.jpg .

Odpovědět


Re: Re: Re: Pochybnost.

Jozef Vyskočil,2016-02-12 07:21:56

Laická úvaha - gravitačné vlny deformujú každé teleso ktorým prejdú. Neuplatní sa zotrvačnosť hmoty každého telesa na ich útlme?

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Pochybnost.

Pavel Brož,2016-02-12 10:10:40

Je to velice zajímavá otázka. Gravitační vlna se průchodem hmotou moc neutlumí. Zde je na místě dodat pár dalších údajů - gravitační vlny, které k nám mohou dorazit od vzdálených katastrofických událostí jsou extrémně slabé, příslušné prodloužení či zkrácení ramen Ligo činí oněch řádově 10^-18 metrů, tedy tisícinu průměru jádra atomu. Tím pádem se bavíme o dokonale pružných deformacích, zkrátka a dobře při takto slabých gravitačních vlnách se nemůže stát, že by při průchodu gravitační vlny např. praskl nějaký obří krystal či okenní tabule. Ony by praskly, jednoduše proto, že v deformované geometrii by nebylo možno realizovat příslušnou strukturu, ale to by ty gravitační vlny musely být extrémně silné - tedy pokud bychom se pohybovali blízko horizontu černých děr během jejich splynutí, pak by deformace gravitačních vln opravdu takové kousky mohly provádět (v blízkosti horizontu černých děr bychom si ale i bez gravitačních vln užili i jiné libůstky, jako je např. roztrhání slapovými silami atd.).

Takže celé to funguje v tom dokonale pružném režimu, kdy se ve výsledku ty atomy pouze mírně zakolíbají. Ty atomy v tomto režimu nemá co brzdit ve smyslu ireverzibilních ztrát energie, jako je např. tření apod.. Energie těch atomů zůstane poté, co gravitační vlna projde a odezní, stejná jako před průchodem té vlny. K dílčímu útlumu by mohlo dojít např. tak, že synchronně kmitající atomy generují sekundární vlnu, která je vůči té první o půlperiodu posunutá, tím pádem při jejich složení je ta výsledná vlna slabší. Jenže právě ta neochota látky budit gravitační vlny (nebo ekvivalentně řečeno ta extrémně malá hodnota Einsteinovy gravitační konstanty - ta je rovna Newtonově gravitační konstantě krát 8 pí děleno čtvrtou mocninou rychlosti světla) způsobuje to, že tyto sekundární gravitační vlny jsou extrémně slabé, takže tu původní prakticky nemají šanci nijak zeslabit.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Pochybnost.

Jozef Vyskočil,2016-02-12 12:42:02

Chápam, že jadrá atómov sa posunú nepatrne, menej chápem ako možno pružnosťou eliminovať zotrvačnosť. Lenže vlní sa celý priestor so všetkou obsiahnutou hmotou a to by už mohlo mať nezanedbateľný vplyv.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Pochybnost.

Richard Palkovac,2016-02-12 14:49:24

Mozno to bude tym, ze energia ktoru sme vlozili do pohnutia atomom sa nam vrati do gravitacnej vlny na 100 % ked sa ten atom vrati spat do svojej povodnej polohy, lebo tam nie je ziadne trenie a teda straty.

Dakujem Vam pan Brož za rozsiahle vysvetlenia.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Pochybnost.

Jozef Vyskočil,2016-02-13 06:48:11

To by to mohlo vysvetľovať. Vďaka.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Pochybnost.

Pavel Brož,2016-02-13 11:10:44

Ona ta Vaše otázka je opravdu velice, velice zajímavá, neodpovídal jsem Vám tak dlouho protože jsem přemýšlel, jak podat nějaký rozumně vysvětlující model, na kterém by se to dalo přiblížit. Tak např. se dá jako metafora použít představa dlouhé nízké vlny na jezeře, která pohupuje kvítky plujícími na hladině, tak tyto kvítky také negenerují dostatečnou sekundární vlnu, aby mohla významně utlumit tu původní. Odlišná situace nastane, když by táž vlna procházela pásem náhodně rozmístěných zatlučených kůlů, tak za tímto pásem, pokud by byl dostatečně dlouhý ve směru kolmém na postup vlny a dostatečně široký ve směru postupu vlny, by k útlumu původní vlny docházelo, protože každý kůl po dopadu původní vlny generuje rozbíhavou vlnu, a ty by se ve výsledku vyrušily (k něčemu podobnému dochází v zarostlých mokřadech v deltách velkých řek). Napevno zatlučené kůly lze nahradit také např. flotilou plovoucích loděk navzájem pospojovaných lany, výsledek bude podobný.

První metafora koresponduje s případem, kdy pohyb atomů pohupujících se v gravitační vlně je natolik malý, že je prakticky neovlivněn okolními atomy. Druhá metafora pak koresponduje s případem, kdy by předměty nacházející se v gravitační vlně byly silně vázány ke svému okolí (tak např. kůl je vázán ke dnu, do něhož je zatlučen, loďky jsou mezi sebou svázány lany). Ve druhém případě je potom jasné, že k nějaké disipaci energie, a tím i k ovlivnění tvaru původní vlny, musí docházet.

Ve skutečnosti jsou to ale pouhé metafory a mě samotného napadá hned několik způsobů, jak je zpochybnit. Jediným seriózním vysvětlením je opravdu ta malá hodnota té gravitační konstanty, a s tím související extrémní slabost gravitačních vln generovaných zrychleně se pohybující hmotou (podmínkou přitom je změna kvadrupólového momentu, jak už bylo jinými zmíněno). Zkrátka a dobře, na vybuzení měřitelných gravitačních vln musíme rychle přesouvat hmoty o mnoho řádů větší, než je hmotnost Země, a pro efektivní utlumení procházející gravitační vlny bychom opět potřebovali "třepat" s těmi atomy nesrovnatelně intenzivněji. Bohužel se bez kvantitativních odhadů tato otázka dobře zodpovědět nedá, dá se jen odkázat na malou hodnotu gravitační konstanty a s tím související zanedbatelnou energii sekundární vlny buzené kmitající hmotou Země.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Pochybnost.

Jozef Vyskočil,2016-02-14 08:32:35

Vašich odpovedí si veľmi vážim. Napadlo ma porovnanie útlmov vĺn na kvapalinách rôznej hustoty, ale sám to nedokážem domyslieť. Pri dĺžkovo rovnakom podnete.

Odpovědět

Len co to vlastne znamena?

Libor Kiss,2016-02-11 19:43:04

Gravitacne vlny boli predsa predpovedane a nepriamo potvrdene, ci nie? Mohol by niekto znaly veci objasnit, v com spociva ten prielom v nejakych hmatatelnych pojmoch? Lebo som si nejako zvykol na spravy o synteze novych prvkov, potvrdenia castic takych onakych, preto rozdiel medzi jednotlivymi objavmi alebo uspechmi je pre mna ako laika sotva pozorovatelny. Co sa teda dnesnym dnom meni?

Odpovědět


Re: Len co to vlastne znamena?

Vladimír Wagner,2016-02-11 20:27:13

Pokusím se odpovědět. Takže nejprve analogie. Je to asi jako rozdíl mezi těmito třemi událostmi:
1) Někdo předpoví, že by mohli existovat zloději, kteří Vám mohou ukradnout pokladničku.
2) Zmizí Vám pokladnička, což nepřímo potvrzuje, že tito zloději existují.
3) Chytíte zloděje při činu za ruku.
Pochopitelně, jako každá analogie to kulhá. V principu skoro všichni fyzikové nepochybovali, že gravitační vlny existují. A spíše byli nervozní z toho, že se je dosud nepodařilo zachytit. Nyní se tak spíše (po panáku na oslavu :-) uklidnili. Teď vše bude záviset na tom, jestli se podaří zachytit další případy emise gravitačních vln a jak často. Pokud budou a nebude jich extrémně málo, mohou nám strašně moc říci právě o výskytu černých děr a jejich vlastnostech. Ty se jinak hodně těžko pozorují. Je to také vzpruha pro stavbu pokročilejších detektorů (třeba vesmírného LISE), které by umožnily pozorování dalších astrofyzikálních objekty i gravitační vlny z počátku vesmíru. Ty by mohly přinést i radikální zlomy v poznání našeho Vesmíru. Pokud další detekce nepřijdou nebo budou hodně řídké, nebude to zase tak velký zlom znamenat. A bude se na další pokrok čekat třeba i hodně dlouho. Bude to podobné situaci s detekcí neutrin ze supernov. Tam se také po detekci jednoho případu v roce 1987 čeká pořád na další a zlom nastane asi až s HyperKamiokande či dalšími detektory této generace.

Odpovědět


Re: Re: Len co to vlastne znamena?

Libor Kiss,2016-02-11 21:10:57

Díky moc. Inak možno ešte viac ako gravitačné vlny ma udivujú detektory, na ktorých boli pozorované. Zmerať výchylku 0,1% priemeru atómového jadra je čistá fantastika...

Odpovědět

Len co to vlastnrznamena?

Libor Kiss,2016-02-11 19:35:44

Odpovědět

vzdialenost

Marian Valentin,2016-02-11 19:26:50

Vzdialenost udalosti sa odhaduje ako? Je nejaka zavislost intenzity pozorovania a vzdialenosti, alebo je to nejak kombinovane s inymi pozorovacimi technikami?
PS: Pokial je to vsetko skutocnost, ze je to priame pozorovanie gravit. vln, tak nobelova cena je uplne bezvyznamnym detailom, oproti tomu, co to prinesie za moznosti a posun vo vede.

Odpovědět

..

Jozef Vyskočil,2016-02-11 18:49:14

Prvou úlohou by malo byť zmerať (potvrdiť) rýchlosť ich šírenia.

Odpovědět


Re: ..

Vladimír Wagner,2016-02-12 17:28:18

Rozdíl v čase signálu z jednotlivých detektorů LIGO, které jsou od sebe vzdáleny 3000 km, umožňují první odhad rychlosti gravitačních vln a v mezích přesnosti a možností odhadu odpovídají rychlosti světla. Je třeba si však uvědomit, že nejde o přesné určení, pokud neznáme nezávisle směr příletu (odhadujeme jej právě z rozdílu doby příletu). Přesnější reálné měření bude možné, až zachytí společně LIGO a Virgo více případů.

Odpovědět

Slavíme!

Vladimir Pecha,2016-02-11 18:32:58

Týmům LIGO velké gratulace, a Oslovi poděkování za skvělé články a především bleskovou reakci!

Odpovědět


Re: Slavíme!

Pavel Ouběch,2016-02-11 20:05:55

Vypadá to hezky, ale řekl bych, že zatím je to tak 50/50. Mimořádně vzdálené černé díry ano a blízké neutronové dvojhvězdy nic ?
To je trochu podezřelé.

Odpovědět


Re: Re: Slavíme!

Vladimír Wagner,2016-02-11 20:35:47

Podezřelé zase úplně ne, ale je pravda, jak jsem psal. Pokud je toto pozorování reálné, tak se dá očekávat, že by se postupně měly začít hromadit další případy. Takže se to během následujících několik měsíců či pár let rozhodne.

Odpovědět


Re: Re: Re: Slavíme!

Pavel Ouběch,2016-02-11 21:05:57

Ono pochybností je víc, i když jiného druhu. Doufám, že v originále se nemluví o zmíněných černých děrách v dané vzdálenosti. Jediné, co lze s uvedenou směrovou přesností (jižní obloha) říci je to, že tak by splynuvší černé díry uvedených parametrů v uvedené vzdálenosti působily, tolik by vygenerovaly energie ve formě gravitačních vln.
Pominu to, že nemáme přímý důkaz o existenci byť jediné černé díry, natož o jejich splynutí. Jde ale i o to, že pokud se vesmír poslední miliardu - ale spíš více - let rozpíná exponencielně, exponencielně se vzdáleností klesá i vyzářená energie ve formě gravitačních vln. Pak by najspíš byl celý výpočet někde jinde.
Uvidíme, jak to celé dopadne. Jsem trochu skeptik - ale třeba se pletu.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Slavíme!

Petr Petr,2016-02-12 05:15:35

Také mám pochybnosti. Detekce 14.9. a oficiální spuštění aLIGO 18.9. (kdy se vše pořádně zaznamenává). Pochybnosti pak vzrůstají, když se člověk dozvídá, že do detektorů LIGO se injektují testovací signály, které odpovídají fiktivním zdrojům podle modelů. Už před lety byli nadšeni, ale pak je zchladili, že to bylo jen "požární cvičení". A pochybnosti dále narůstají, že k těmto umělým signálům zavedeným do zrcadel mají přístup jen tři lidé. Chtělo by to jména...

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Slavíme!

Petr Petr,2016-02-12 05:15:40

Také mám pochybnosti. Detekce 14.9. a oficiální spuštění aLIGO 18.9. (kdy se vše pořádně zaznamenává). Pochybnosti pak vzrůstají, když se člověk dozvídá, že do detektorů LIGO se injektují testovací signály, které odpovídají fiktivním zdrojům podle modelů. Už před lety byli nadšeni, ale pak je zchladili, že to bylo jen "požární cvičení". A pochybnosti dále narůstají, že k těmto umělým signálům zavedeným do zrcadel mají přístup jen tři lidé. Chtělo by to jména...

Odpovědět


Re: Re: Slavíme!

Vojtěch Kocián,2016-02-11 21:19:56

Na Technetu psali, že se při srážce uvolnila v gravitačních vlnách energie odpovídající hmotnosti tří Sluncí, což by mělo odpovídat energii vyzářené všemi hvězdami ve viditelném vesmíru za jednu sekundu. S něčím takovým se ani blízké binární pulsary rovnat nemůžou. Pro mě naprosto nepředstavitelné množství energie.

Odpovědět


Re: Re: Re: Slavíme!

Pavel Ouběch,2016-02-11 21:39:02

Tomu moc nerozumím. Odpovídá to energii vyzářené všemi hvězdami v jaké formě ?
Pokud ve formě gravitačních vln, je to nesmysl, nevíme, jaké dynamické kvadrupóly kde jsou.
Pokud ve formě elmag. vln, je to nejspíš také nesmysl. Viditelných hvězd je odhadem cca 10E23. Známe průměrný výkon, tak by to nemělo být těžké spočítat. To už se mi teď nechce, zítra to zkusím, ale vsadím mušku octomilku, že elmag. energie všech hvězd vyzářená za 1 s je o mnoho řádů (možná stovek řádů) větší.
Ale možná tím mysleli, že jsou to jen ty hvězdy, na které někdo kouká prostým okem, nejspíš ještě s brýlemi proti slunci :-)

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Slavíme!

Vojtěch Kocián,2016-02-11 22:07:33

Pravda. Pokud by průměrná svítivost hvězdy byla srovnatelná se svítivostí Slunce, tak by tam pár řádů chybělo. Ale ne moc (ke stovkám je to opravdu daleko). Výkon hvězd kolem 1E49 W (pokud vezmu Váš odhad počtu a výkon Slunce z Wikipedie), Energie v hmotnosti tří Sluncí bude řádově 1E47 J, takže jen dva. Hvězdy viditelné pouhým okem (nějakých 3000 kusů) proti tomu svítí jako žhavý uhlík.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Slavíme!

Vladimír Wagner,2016-02-11 23:11:42

Vzhledem k tomu, že se ta energie vyzářila v době zhruba 20 milisekund (vyzařování nebylo rovnoměrné), tak naopak s využitím Vašeho výpočtu opravdu dostaneme, že se v gravitačních vlnách mohl vyzařovat v maximu výkon větší a třeba i o řád než výkon všech hvězd ve viditelném vesmíru :-) Takže to docela sedí.

Odpovědět


Re: Re: Re: Slavíme!

Vladimír Wagner,2016-02-11 22:27:49

To, že se uvolnila energie odpovídající přeměně tří hmotností Slunce je i v tomto příspěvku. To druhé je ovšem v technetu je ale nejspíše chybně. Co se uvádí na stránkách LIGO i v mém příspěvku je, že v určitém velice kratičkém okamžiku, kdy byl maximální výkon emise gravitačních vln se v nich vyzařoval výkon 50krát přesahující výkon emise světelného záření viditelného vesmíru. Ovšem ten okamžik byl opravdu velice kratičký, nebyla to ta sekunda :-). Je to něco podobného, jako že výkon laserů může být až petawatty tedy o šest řádů větší než Temelína a větší než výkon všech elektráren na světě. Pulsy laseru jsou také extrémně krátké. Podobně supernova září v maximu více než celá galaxie a některé hypernovy než desítky i stovky galaxií.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Slavíme!

Vojtěch Kocián,2016-02-12 07:15:55

Na Technetu mají, že emise gravitačních vln po dobu 20 ms odpovídaly padesátinásobku zářivého výkonu všech hvězd. To mi nedalo a zlomek jsem pokrátil, když vycházelo tak pěkné číslo :-) Jestli byla špička o prezentovaném výkonu výrazně kratší než 20 ms (a 20 ms trval celý zaznamenaný jev), tak to vysvětluje tu chybějící energii (spolu s mým velmi hrubým odhadem průměrné hvězdy). Děkuji za upřesnění.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Slavíme!

Pavel Ouběch,2016-02-12 09:10:04

Děkuji za upřesnění. Jde tedy o výkon, ne o energii. (I s tou energií jsem odhad počtu řádů chyby - jak vidno výše - hodně přestřelil.)
Ještě k černým dírám. pokud vím, Eistein počítal jejich možný vznik z volných rotujících objektů a vyšlo mu, že ČD vůbec nemohou vzniknout. Jestli si dobře pamatuji, tak cca 2,5 x násobek průměru horizontu je nejmenší možný průměr.
Ale pak se počítalo řešení pro statický nerotující objekt a tam vyšlo, že to možné je.
Jenže - a to by mě zajímalo - počítalo se to v jakém souřadnicovém čase, hroutících se objektů nebo z pohledu vnějšího pozorovatele ?

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni