Slušná sklizeň: Gravitační observatoře detekovaly 39 nových gravitačních vln  
Observatoře LIGO a Virgo ulovily za duben až září 2019 celkem 39 gravitačních událostí. Počet známých gravitačních vln se tak zvýšil na 50. Je co slavit a příště to bude určitě ještě lepší. Díky gravitační astronomii zkoumáme vesmír doposud nevídaným způsobem.
Soupis extrémních objektů, o nichž teď víme. Kredit: LIGO/VIrgo/Northwestern Univ./Frank Elavsky.
Soupis extrémních objektů, o nichž teď víme. Kredit: LIGO/VIrgo/Northwestern Univ./Frank Elavsky.

Gravitační vlny jsme poprvé s velkou slávou detekovali v roce 2015. Od té doby víme s jistotou, že se časoprostor vlní ozvěnami ultimátních srážek extrémních vesmírných objektů par excellence, jako jsou černé díry a neutronové hvězdy.

 

A s jídlem roste chuť. Týmy americké gravitační observatoře LIGO a evropské Virgo v těchto dnech zveřejnily katalog nových úlovků, které pocházejí z první poloviny třetí série pozorování gravitačních vln, co nese označení O3a. Tato pozorování se odehrála mezi loňským 1. dubnem a 1. říjnem (2019). Za tu dobu gravitační observatoře zachytily celkem 39 nových gravitačních událostí, což je více než jeden úlovek týdně. Společně s 11 dosavadními detekcemi, které obsahuje první katalog Gravitational-Wave Transient Catalog (GWTC-1), to dělá celkem 50 gravitačních vln, které zachytily observatoře LIGO a Virgo.

Richard O'Shaughnessy. Kredit: Center for Computational Relativity and Gravitation.
Richard O'Shaughnessy. Kredit: Center for Computational Relativity and Gravitation.

 

Nově vzniklý katalog gravitačních událostí OC3a rozhodně není nuda. Obsahuje několik unikátních detekcí, které rozšiřují naše porozumění černým dírám a neutronovým hvězdám. Jsou v něm zahrnuty gravitační skřeky doposud největší a také nejmenší černé díry hvězdné velikosti, jaké jsme přistihli v podobné situaci. Jejich hmotnost odpovídá 150, respektive 3 Sluncím. V katalogu je také případ splynutí dvou velmi odlišných černých děr, stejně jako několik černých děr s unikátními parametry rotace.

 

Řídící středisko gravitační observatoře LIGO. Kredit: Amber Stuver / Wikimedia Commons.
Řídící středisko gravitační observatoře LIGO. Kredit: Amber Stuver / Wikimedia Commons.

Jak podotýká Jacob Lange z americké Brown University, jde vlastně o mnohem komplexnější jevy, než jsme původně předpokládali. Vesmír se nám v nich předvádí ze své maximálně fascinující stránky. Podle Langa se z detekcí gravitačních vln můžeme dozvědět spoustu zajímavých věcí k fyzice a astrofyzice. Jak bude katalog gravitačních událostí, doufejme, postupně narůstat, tak se nám začne rýsovat obrázek o celé populaci černých děr a neutronových hvězd v našem širokém vesmírném okolí.

 

Podle Daniela Wysockiho z americké University of Wisconsin-Milwaukee je to očividně podstatné navýšení počtu doposud známých gravitačních událostí. S takovým počtem detekcí gravitačních událostí už můžeme srovnávat tyto události s našimi fyzikálními modely a teoriemi. Gravitační pozorování splývání černých děr, a také neutronových hvězd je jako sledovat velice nákladné a na Zemi prozatím nedosažitelné experimenty. Má to význam v souvislosti s obecnou relativitou, fyzikou hvězd i chování hmoty a energie.

 

Richard O'Shaughnessy z amerického centra Rochester Institute of Technology's Center for Computational Relativity and Gravitation (CCRG) je přesvědčen, že jsme na počátku velkolepé éry gravitační astronomie. Během pár let budou v provozu další gravitační observatoře, pozemní i vesmírné. Máme se na co těšit.

 

Video: LIGO-Virgo Orrery II

 

Literatura

Rochester Institute of Technology 29. 10. 2020.

Datum: 01.11.2020
Tisk článku

Přehled středoškolské fyziky - Svoboda E.
 
 
cena původní: 394 Kč
cena: 394 Kč
Přehled středoškolské fyziky
Svoboda E.
Související články:

Šeptanda kolem LIGO: Gravitační astronomové loví nový typ vlny     Autor: Stanislav Mihulka (27.08.2017)
Detekce gravitačních vln od nejtěžší černé díry     Autor: Vladimír Wagner (09.12.2018)
Zaznamenáváme stále více gravitačních vln     Autor: Vladimír Wagner (28.05.2019)



Diskuze:

Otázka

Vladimír Bzdušek,2020-11-02 14:29:15

Dokážeme registrovať zrážku dvoch čiernych dier príslušných "hviezdnych" veľkostí, pretože tým vzikne výrazná zmena v zavlnení priestoročasu.
OK.
Ale ak takáto "malá" čierna diera splynie s takou, čo je v centre galaxie, a ktorá má 10e6 až 10e9 krát väčšiu hmotnosť, tak vlastne k takmer žiadnej zmene nepríde, akoby som hodil kameň o zem ...

Odpovědět

A nakonec...

Alois Všeználek,2020-11-02 09:30:04

se zjistí, že nic než nekonečné vlnění prostoru není.

Odpovědět

Pro vlnění časoprostoru

Lada 1,2020-11-01 20:00:23

není nutno míti konkrétní minimální hmotnosti těles(a). Už Einstein počítal gravitační vlnění (resp. generovaný výkon resp. pokles("odnos") hmotnosti skrze vlny) pro rotující tyč.

nějaké povídání: http://astronuklfyzika.cz/Gravitace2-7.htm

Odpovědět

Navlníno.

Alois Všeználek,2020-11-01 17:26:19

To je dost gravitačních vln, nelze toho nějak využít? Třeba k získání energie, postavit takové gravitační plováky, které se pohnou o 0,001 průměru protonu a pootočí hřídelí o ...°.

Odpovědět

Gravita=gravitační vlny?

Čeněk Pospíšil,2020-11-01 15:58:30

Jaký je rozdíl mezi tím, že když mi spadne cihla na nohu, tak to bolí, a tím, k čemu slouží LIGO?
Je nebo není pád cihly v pozemském měřítku konkrétním projevem gravitačních vln?

Odpovědět


Re: Gravita=gravitační vlny?

Vladimír Wagner,2020-11-01 16:25:53

Je to stejný rozdíl, jako je mezi přitahováním (odpuzováním) magnetů či elektricky nabitých těles a světlem nebo rádiovými vlnami. Tedy zásadní rozdíl. Takže pád cihly není konkrétním projevem gravitačních vln, ale gravitační přitažlivosti.

Odpovědět

těžší díry?

Pavel K2,2020-11-01 14:32:45

Je zajímavé, že nebyly detekované žádné těžší díry. Mají LIGO a VIRGO v tomto nějaké technické omezení? Nebo je výskyt těch větších o tolik vzácnější? Člověk by čekal, že těžší půjde detekovat na větší vzdálenost, takže záchyt událostí by nemusel být až tak vzácný.

Odpovědět


Re: těžší díry?

Vladimír Wagner,2020-11-01 16:30:47

Detekce splynutí hvězdných černých děr, které měly takové hmotnosti, že dohromady daly až téměř 150 hmotností Slunce je až nečekaně velká hmotnost: https://www.osel.cz/11350-vznik-zatim-nejtezsi-cerne-diry-pozorovany-pomoci-gravitacnich-vln.html . Ono se velmi těžko dá čekat, že by hvězdné černé díry byly hmotnější. Pravděpodobnost splývání extrémně velkých černých děr, které třeba vznikly splynutím černých děr bude extrémně malá. Stejně tak bude extrémně malá pravděpodobnost splynutí supermasivních černých děr v nitrech galaxií.

Odpovědět


Re: Re: těžší díry?

Pavel K2,2020-11-02 21:09:26

No, ještě jsem se díval hlouběji na LIGO a na vyšších* frekvencích je dost limituje kvantová povaha světla a kvantové fluktuace vakua. Takže splynutí větších hmotností (které probíhá rychleji a tedy s vyšší frekvencí) asi nejsou schopni naměřit, nebo by to muselo být hodně blízko.
Tak s tím ,jak jsou tyto události pravděpodobné, bych ještě počkal.
*Pro gravitační detektory jsou vyšší frekvence už nad 200 Hz.

Odpovědět


Re: Re: Re: těžší díry?

Vladimír Wagner,2020-11-08 17:13:34

Máte sice pravdu, že na vyšších frekvencích přestává být detektor citlivý, ale signál splynutí černých děr s velkou hmotností (přes sto hmotností sluncí) by z jejich přibližováním přecházel od nižší frekvence k vyšší. Takže alespoň část splynutí by byla zachytitelná. Pochopitelně vše závisí na konkrétních parametrech a vzdálenosti. Takže by se pro konkrétní událost musel spočítat a ověřit, jestli je detekovatelná.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: těžší díry?

Vladimír Bzdušek,2020-11-08 19:56:30

Dovolím si zopakovať takýto názor-domnienku:
Dokážeme registrovať zrážku dvoch čiernych dier príslušných "hviezdnych" veľkostí, pretože tým vzikne výrazná zmena v zavlnení priestoročasu.
OK.
Ale ak takáto "malá" čierna diera splynie s takou, čo je v centre galaxie, a ktorá má 10e6 až 10e9 krát väčšiu hmotnosť, tak vlastne k takmer žiadnej zmene nepríde, akoby som hodil kameň o zem ...
Mohlo by takto byť?

Odpovědět

Technická otázka

Martin Redl,2020-11-01 12:15:17

Když se vlní časoprostor, co se tedy vlní? Odpověď časoprostor mne neuspokojuje. Časoprostor je abstraktní věc.

Odpovědět


Re: Technická otázka

Peter Demo,2020-11-01 13:06:18

Vlní sa to, čomu sa kedysi hovorilo éter. A čo je jeho podstatou? No podobne ako podstata hmoty: rozpohybované nič.

Odpovědět


Re: Re: Technická otázka

Martin Redl,2020-11-01 14:21:28

Takže by se dalo říct, že Einstein vypudil éter z fyziky důkazem korpuskulární povahy světla, aby mu vzápětí vlezl oknem do obecné teorie relativity?

Odpovědět


Re: Re: Re: Technická otázka

Pavel K2,2020-11-01 14:37:39

Asi se to tak nedá říct. Časoprostor zahrnuje vše, takže vlní-li se časoprostor, vlní se i Země, Slunce, vy a tak dále. Zatímco éter "byl" něco jako neutrina nebo voda. Tj. Země do něj nepatřila, byl okolo nebo jí možná procházel, ale bylo to něco jiného.
Navíc éter byl vymyšlen kvůli EM záření, neřešil gravitaci.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Technická otázka

Martin Redl,2020-11-02 09:50:32

Dobře, v teorii vystupuje časoprostor jako fyzikální objekt, který ale nemá protějšek v pozorovatelné realitě. Pokud jsou gravitační vlny vlněním časoprostoru, pak při předpokladu, že částicí gravitace je graviton, musí být graviton základním stavebním kamenem časoprostoru.
Teprve až důkazem existence gravitonu dokážeme reálnou existenci časoprostoru.

Odpovědět


Re: Re: Re: Technická otázka

Pavel Hudecek,2020-11-02 00:07:43

Éter z fyziky vypudil už Maxwell - Jemu vyšlo, že rychlost světla ve vakuu je pro všechny pozorovatele za všech okolností stejná. Tím ovšem tak trochu naboural klasickou mechaniku:-) Einstein na základě Maxwella domyslel, že energie má hmotnost a pak to celé zas začalo dávat smysl.

A mimo to ještě Einstein dal dohromady tehdy objevený (a nechápaný) fotoelektrický jev s Planckem předpovězenými fotony.

Odpovědět


Re: Technická otázka

Jan Mrkvicka,2020-11-01 17:54:50

To je ako tetelenie teplého vzduchu. Predmety v ňom sa vlnia akoby boli pokrivené.

Odpovědět


Re: Technická otázka

Pavel Hudecek,2020-11-02 02:07:13

Řekněme, že vyrobíte nejrovnější možnou desku. Nakreslíte trojúhelník a změříte úhly. Součet bude 180°. Pokud tohle uděláte v zakřiveném časoprostoru, naměříte součet jiný. A vlnění je takové periodické zakřivení sem-tam, které se navíc pohybuje (vzhledem k tomu, že nemá žádnou klidovou hmotnost, pohubuje se rychlostí šíření informací, známou pod názvem rychlost světla).

Bohužel, v moderní fyzice se vyskytují poněkud abstraktní věci, ale zpravidla se můžeme dopracovat k nějakému praktickému důsledku, jako třeba, že se nám vlní prostor a to kazí geometrii:-)

Odpovědět


Re: Re: Technická otázka

Jan Mrkvicka,2020-11-02 08:04:46

Povedzme, že odvesny pravouhlého trojuholníka budú mať asi 300 000 km. Bez prítomnosti gravitačných vĺn svetlo pozdĺž nich prehuči cca za sekundu. V prítomnosti gravitačných vĺn sa budú odvesny nesynchronizovane (pretože vlna nepríde z dvoch strán súčasne) naťahovať a skracovať. Takže prelet svetla pozdĺž jednej a druhej odvesny nebude trvať rovnako dlho. A tieto rozdiely meria LIGO.

Odpovědět


Re: Re: Re: Technická otázka

Alois Všeználek,2020-11-02 21:15:38

To ligo nemá 300 000 km, čím měří ten časový rozdíl? Podle mě je to mimo lidské možnosti a také dost relativní vlní-li se prostor, musí se vlnit i to světlo, ne?

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Technická otázka

Jan Mrkvicka,2020-11-07 19:31:54

To platí pri akejkoľvek dĺžke ramien. Oni používajú ramená pár kilometrov dlhé a viacnásobný odraz zrkadlami sem aj tam. Sú to rúry v ktorých je vákuum. Svetlo vo vákuu má konštantnú rýchlosť. Vo finále dopadne svetlo z oboch ramien na spoločný snímač - interferometer. Tam sa - pri rozdiele dĺžok ramien vplyvom gravitačných vĺn - svetelné vlny fázovo sčítajú a odčítajú. Ak sa presne sčítajú, tak to svieti naplno, keď sa presne odčítajú, tak to v tom momente zhasne. Výsledkom je kolísanie intenzity svetla. Pretože sa snažia o čo najvyššiu citlivosť, je to zmes slabého skutočného signálu a veľa silných falošných signálov. Preto signál porovnávajú so signálom z detektora umiesteného na inom mieste zemegule pomocou počítačov s extrémnym výkonom.

Odpovědět



Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace