Einsteinův teleskop gravitačních vln  
Detekce gravitačních vln je jeden z největších objevů posledních let. Od té doby byly pozorovány desítky případů gravitačních vln vyzářených při splynutí dvou černých děr. Byly zaznamenány i případy splynutí dvou neutronových hvězd nebo neutronové hvězdy a černé díry. Plánovaný Einsteinův teleskop by mohl znamenat dramatický posun. Četnost případů detekce gravitačních vln by u něj byla jeden zhruba každých pět minut.

Vylepšením zařízení se zvýšil dosah detekce splynutí neutronových hvězd. Na obrázku je srovnání situace během druhého a třetího období měření. Dosah je v jednotkách megaparsec (1 Mpc = 3,26 milionů světelných let). Druhé období je u jednotlivých zařízení označeno světlou barvou, třetí pak tmavší (zdroj LIGO a Virgo).
Vylepšením zařízení se zvýšil dosah detekce splynutí neutronových hvězd. Na obrázku je srovnání situace během druhého a třetího období měření. Dosah je v jednotkách megaparsec (1 Mpc = 3,26 milionů světelných let). Druhé období je u jednotlivých zařízení označeno světlou barvou, třetí pak tmavší (zdroj LIGO a Virgo).

Ke konci roku 2022 by se mělo rozběhnout čtvrté období pozorování gravitačních vln pomocí detektorů LIGO (USA) a Virgo (Itálie). Ty budou mít po výrazném vylepšování vyšší citlivost. Zároveň se k nim připojí i japonský detektor KAGRA. Ten je sice kratší než LIGO, ale je v podzemí a má kryogenní zrcadla, chlazená na velmi nízkou teplotu. Sestava čtyř detektorů umožní ještě přesnější určení směru příchodu gravitačních vln a tím usnadní i případné hledání jejich světelných protějšků.

 

Než se zaměříme na připravovaný Einsteinův teleskop, podívejme se na přehled dosavadních úspěchů předchozí generace detektorů gravitačních vln. Třetí období pozorování O3 se uskutečnilo mezi dubnem 2019 až březnem 2020 a společně při něm pracovaly LIGO i Virgo. Zpracováním druhé půle O3b tohoto období se podařilo zatím získat 35 případů detekce gravitačních vln. Současný katalog tak celkově nyní obsahuje 90 případů.

 

Souhrnné výsledky tří běhů detektorů LIGO a Virgo

Připomeňme, že detektor Virgo je jeden a délka jeho ramen je 3 km. Zařízení LIGO jsou vlastně dva detektory, každý na opačné straně USA, v Hanfordu a Livingstonu. Délka jejich ramen je 4 km. Vzdálené umístění a rozdílná orientace umožňuje určit směr, odkud gravitační vlny přišly. Ještě přesněji lze určit pozici zdroje přijatého signálu, pokud jej zachytí všechny tři detektory. I proto týmy LIGO a Virgo velice úzce spolupracují. Jak bylo zmíněno, realizovaly se tři období pozorování těchto detekčních systémů. Mezi nimi docházelo k údržbě a vylepšování těchto zařízení. Tím se postupně daří zvyšovat jejich citlivost, a tím i dosah v pozorování jednotlivých jevů. Na obrázku je situace pro dosah pozorování splynutí neutronových hvězd během druhého (O2) a třetího (O3) období pozorováním. Během blížícího se čtvrtého období (O4) bude situace ještě lepší. V případě detektorů LIGO by se měla dosáhnout citlivost umožňující dosah 160 až 190 Mpc, u detektoru Virgo to bude 80 a 115 Mpc.

Přehled pozorovaných případů černých děr a neutronových hvězd. Jde o neutronové hvězdy a černé díry pozorované ve dvojhvězdách v elektromagnetickém spektru (EM) a při splynutí pomocí gravitačních vln (LIGO Virgo). Pásy jsou vyznačeny oblasti, kde by podle současných teorií měla být existence neutronových hvězd (oranžový) a hvězdných černých děr (zelená) omezená. (Upravený zdroj LIGO a Virgo).
Přehled pozorovaných případů černých děr a neutronových hvězd. Jde o neutronové hvězdy a černé díry pozorované ve dvojhvězdách v elektromagnetickém spektru (EM) a při splynutí pomocí gravitačních vln (LIGO Virgo). Pásy jsou vyznačeny oblasti, kde by podle současných teorií měla být existence neutronových hvězd (oranžový) a hvězdných černých děr (zelená) omezená. (Upravený zdroj LIGO a Virgo).

V prvních třech pozorovacích obdobích se podařilo získat okolo 90 případů kandidátů detekce gravitačních vln, což je poměrně velká statistika. Dominantní část je splynutí černých děr, bylo však pozorováno i sedm kandidátů na splynutí dvou neutronových hvězd a sedm kandidátů splynutí neutronové hvězdy a černé díry. Je však třeba poznamenat, že z nich je jen 22 spolehlivě identifikovaných z dobře určenými parametry. U nich jde o dvě splynutí neutronových hvězd a dvě splynutí neutronové hvězdy i černé díry. Ze dvou splynutí neutronových hvězd byl jeden zároveň nejbližším pozorovaným krátkým zábleskem gama. Komplexní pozorování tak potvrdila naše předpoklady, že za krátkými záblesky gama stojí splynutí neutronových hvězd. Obratem se o tom psalo i na Oslovi (zde a zde). Právě v třetí sérii pozorování byly zaznamenány dva případy neutronové hvězdy a černé díry, a to během deseti dní.

 

U kandidátských případů jsou větší nejistoty v identifikaci a parametrech. Přesto ve své mase mohou významně přispět ke statistické analýze případů zdrojů emise gravitačních vln. Velice zajímavá je statistika hmotností černých děr, jejichž splynutí pozorujeme. Ve vesmíru známe dva druhy černých děr. V jádrech galaxií pozorujeme supermasivní černé díry, jejichž hmotnosti jsou mezi sta tisícemi až desítkami milionů hmotností Slunce. Druhým typem jsou konečná stádia velmi hmotných hvězd.


Podle naších teorií by hmotnosti hvězdných černých děr měly být shora omezeny hodnotou zhruba 65 hmotností Slunce. Nad touto hmotností by měla existovat mezera v existujících hmotnostech černých děr. O pozorování splynutí zatím nejtěžšího systému černých děr se na Oslovi psalo před více než rokem. A právě v tomto případě měla jedna ze splývajících složek binárního systému hmotnost okolo 85 hmotností Slunce, tedy více než je hodnota zmíněné hranice. Je tak otevřená otázka, jak takto hmotné černé díry vznikají.

 

Přehled hmotností objektů, jejichž splynutí bylo pozorováno. Na ose x je těžší složka a na ose y pak lehčí. Úplně nalevo jsou splynutí neutronových hvězd, s postupem napravo a nahoru pak jsou černé díry.
Přehled hmotností objektů, jejichž splynutí bylo pozorováno. Na ose x je těžší složka a na ose y pak lehčí. Úplně nalevo jsou splynutí neutronových hvězd, s postupem napravo a nahoru pak jsou černé díry.

Pochopitelně by mohly vzniknout splynutím dvou hvězdných černých děr, ale pak by daný systém musel být trojhvězdou s velmi hmotnými hvězdami a je otázkou, jak je pravděpodobná existence takové trojhvězdy, která přežije tři výbuchy supernov i postupné splynutí jednotlivých černých děr. A kde by takový systém mohl vznikat. K vysvětlení tohoto problému by mohlo přispět získání větší statistiky takových jevů a analýza jejich pravděpodobnosti a dalších vlastností. Časté pozorování černých děr v „zakázané“ oblasti hmotností by mohlo ukazovat na existenci primordiálních černých děr vzniklých v inflační fázi Velkého třesku.

 

Stejně tak neznáme přesné hranice hmotnosti pro existenci neutronových hvězd. Ty jsou ovlivněny stavovou rovnicí jaderné hmoty v jejich nitru. Ta nemusí být jen neutronová, ale v centrálních oblastech by se mohla vyskytovat hyperonová hmota nebo dokonce kvark-gluonové plazma. Takže dostatečně vysoká statistika, která by toto ohraničení možných maximálních hmotností ukázala, by mohla vyřešit otázku vlastností jaderné hmoty uvnitř neutronových hvězd.

 

Přehled dosahu jednotlivých detektorů
Přehled dosahu jednotlivých detektorů při pozorování splynutí neutronových hvězd. Ukázány jsou realizovaná i plánovaná období pozorování (zdroj LIGO, Virgo, KAGRA).

Je tak velice důležité, že se známý vesmírný hvězdný hřbitov stále více zaplňuje a obsahuje stále více informací. Na jeho obrázku je vidět velmi podstatný rozdíl v hmotnostech černých děr pozorovaných pomocí rentgenovského záření ve dvojhvězdách a s využitím gravitačních vln při jejich splynutí. Je třeba zdůraznit, že se jedná o pozorovací výběrový efekt. Počet černých děr s malou hmotností je mnohem vyšší a dominují. Pokud tak můžeme studovat objekty jen v relativně malé vzdálenosti od Země, jako je tomu u černých děr pozorovaných ve dvojhvězdách pomocí rentgenovského záření, tak je vysoce pravděpodobné, že půjde o černou díru s nižší hmotností. Naopak u splynutí černých děr je intenzita gravitačních vln velmi silně závislá na hmotnosti těchto objektů. Zároveň je můžeme pozorovat i ze splynutí ve velmi velkých vzdálenostech, a tedy i ve velkém objemu prostoru. To znamená, že u těchto pozorování dominují černé díry s velkou hmotností.

 

Rameno detektoru KAGRA (zdroj KAGRA).
Rameno detektoru KAGRA (zdroj KAGRA).

Detektor KAGRA

Nový japonský detektor gravitačních vln KAGRA je podzemní a kryogenní. Má dvě ramena o délce tři kilometry. Je postaven v místě observatoře Kamioka, kde je například neutrinový detektor SuperKamiokande. Hloubení tunelů bylo zahájeno v květnu 2012 a dokončeno v březnu 2014. Samotná konstrukce byla dokončena na konci roku 2019 a po zhruba půlroční adjustaci a vylaďování byla zahájena testovací měření, která však byla narušena epidemií COVID-19. První reálná společná měření s detektory LIGO a Virgo by tak měla začít na konci roku 2022.

Citlivost pro nižší frekvence je v tomto případě významně nižší než u detektoru LIGO, a hlavně v dosahu pozorování splynutí neutronových hvězd systém za svými předchůdci zatím zaostává. Jeho postupné průběžné vylepšování by mělo situaci zlepšit. Společná činnost, nyní už čtveřice, stále se vylepšujících detektorů gravitačních vln by mohla přispět k významnému posunu v našich znalostech černých děr i neutronových hvězd.

 

Einsteinův teleskop

Schéma budoucího Einsteinova teleskopu (zdroj ET).
Schéma budoucího Einsteinova teleskopu (zdroj ET).

Dalším dramatickým krokem ve vývoji detektorů gravitačních vln by se měl stát Einsteinův teleskop, který se řadí do III. generace těchto zařízení. Jednalo by se o podzemní kryogenní detektor s délkou ramen 10 km. Všechny tři strany trojúhelníku mají tunel a laserový svazek, stačí tak jeden detekční systém pro určení polohy zdroje gravitačních vln.

 

Delší rameno a potlačení šumu zajistí i vyšší citlivost a větší dosah zvláště pro nízké frekvence a větší vlnové délky gravitačních vln. Citlivost by tak mohla být až o řád větší. Zvláště výrazné bude zlepšení v oblasti nízkých frekvencí, které jsou důležité pro pozorování splynutí neutronových hvězd a splynutí černých děr s velmi vysokou hmotností.

 

Dosah pro splynutí černých děr vyjádřený pomocí rudého posuvu pro různé hmotnosti splývajícího binárního systému černých děr. Modře jsou parametry vylepšovaného systému LIGO, zeleně a červeně různé varianty Einsteinova teleskopu a žlutě pak budoucí vesmírný detektor gravitačních vln LISA (zdroj ET, prezentace Paola Pani – zasedání NuPECC).
Dosah pro splynutí černých děr vyjádřený pomocí rudého posuvu pro různé hmotnosti splývajícího binárního systému černých děr. Modře jsou parametry vylepšovaného systému LIGO, zeleně a červeně různé varianty Einsteinova teleskopu a žlutě pak budoucí vesmírný detektor gravitačních vln LISA (zdroj ET, prezentace Paola Pani – zasedání NuPECC).

Dramatické zvýšení citlivosti povede k dramatickému zvýšení počtu zachycených případů. Předpokládá se, že Einsteinův teleskop zachytí sto tisíc případů emise gravitačních vln za rok, tedy jeden každých pět minut. Zvláště dramatický je posun u pozorování splynutí neutronových hvězd. LIGO pozoruje jen velmi malou část probíhajících případů. Naopak Einsteinův teleskop uvidí většinu splynutí a do vzdálenosti 8 miliard světelných let, což odpovídá hodnotě rudého posuvu z=1, uvidí téměř všechny.

 

Srovnání parametrů detektorů gravitačních vln. Vlevo je závislost šumového pozadí na frekvenci detekovaných vln. Vpravo pak je zobrazeno, jak se tyto parametry projeví v maximální vzdálenosti, na kterou lze detekovat systémy s různou hmotností. Vzdálenost je ukázána v jednotkách velikosti rudého posuvu (zdroj ET, prezentace Paola Pani – zasedání NuPECC).
Srovnání parametrů detektorů gravitačních vln. Vlevo je závislost šumového pozadí na frekvenci detekovaných vln. Vpravo pak je zobrazeno, jak se tyto parametry projeví v maximální vzdálenosti, na kterou lze detekovat systémy s různou hmotností. Vzdálenost je ukázána v jednotkách velikosti rudého posuvu (zdroj ET, prezentace Paola Pani – zasedání NuPECC).

Téměř všechny krátké záblesky gama tak budou pozorovány i v gravitačních vlnách. Dramaticky se tak rozšíří naše znalosti tvorby těžkých prvků ve vesmíru. U splynutí černých děr bude možné Einsteinovým teleskopem pozorovat téměř všechny případy, které se realizují v námi pozorované části našeho vesmíru. Povede to tak k dramatickému posunu našich znalostí v této oblasti.

 

Ve dnech 7. a 8. června se v Budapešti uskutečnilo klíčové jednání o přípravě Einsteinova teleskopu. Na něm se i formálně ustavila Organizace projektu Einsteinova teleskopu a konstituovaly její orgány. Zapojilo se do ní 79 výzkumných organizací ze 13 zemí. Projekt je zanesen i do mapy budoucích evropských infrastruktur (ESFRI). Nyní je třeba získat finanční podporu odpovídajících grantových agentur a vybrat také místo, kde se detektor vybuduje. Volit se pravděpodobně bude ze tří navržených míst. První je na hranici mezi Belgií a Nizozemím, druhé na Sardinii a třetí v německém Sasku.

 

Zobrazení celkového počtu případů a jejich detekce jednotlivými detekčními systémy v různých vzdálenostech, ty jsou vyjádřeny pomocí velikosti rudého posuvu. Nalevo je splynutí neutronových hvězd a napravo pak splynutí černých děr. Zeleně jsou vyznačeny případy detekované systémem LIGO, oranžově ty, které by měl detekovat Einsteinův teleskop a modře pak všechny předpokládané případy. (Zdroj ET, prezentace Paola Pani – zasedání NuPECC).
Zobrazení celkového počtu případů a jejich detekce jednotlivými detekčními systémy v různých vzdálenostech, ty jsou vyjádřeny pomocí velikosti rudého posuvu. Nalevo je splynutí neutronových hvězd a napravo pak splynutí černých děr. Zeleně jsou vyznačeny případy detekované systémem LIGO, oranžově ty, které by měl detekovat Einsteinův teleskop a modře pak všechny předpokládané případy. (Zdroj ET, prezentace Paola Pani – zasedání NuPECC).

Závěr

Detektory LIGO, Virgo a KAGRA se připravují ke čtvrtém období pozorování gravitačních vln. Testovací fáze by měla začít v listopadu roku 2022 a standardní režim pak v prosinci. Vylepšování zařízení detektoru LIGO v Livingstone se zdrželo, takže se ke společnému měření připojí až v únoru 2023. Intenzivně se však pracuje na minimalizaci tohoto zpoždění. Pozorovací období by mělo trvat rok s měsíční přestávkou pro údržbu v jeho středu. Připomeňme, že půjde o první reálné zapojení experimentu KAGRA do společných měření. Je tak jasné, že se v průběhu příštího roku můžeme těšit na řadu zajímavých objevů.


Vybudováním Einsteinova teleskopu, tedy detektoru gravitačních vln III. generace, by Evropská unie přispěla k dramatickému kvalitativnímu skoku v našem poznání v této oblasti. Pomocí něho by bylo možné pozorovat téměř všechny splynutí černých děr v námi pozorovaném vesmíru a většinu splynutí neutronových hvězd. Ještě náročnějším projektem je vesmírný detektor gravitačních vln s velmi velkou základnou. Ten nás posune do úplně jiných jejich frekvencí a měl by umožnit pozorovat gravitační vlny pocházející ze samotného Velkého třesku.

 

I této problematice se věnuje přednáška, kterou jsem měl na Hvězdárně M. R. Štefánika na Petřině:

 

Poznámka redakce

Gratulujeme autorovi článku k udělení Ceny Akademie věd za popularizaci výzkumu za rok 2020, jejíž předávání bylo kvůli pandemii posunuté.


Datum: 16.06.2022
Tisk článku

Související články:

Byly už konečně přímo pozorovány gravitační vlny?     Autor: Vladimír Wagner (11.02.2016)
Magnetka mionu míří k nové fyzice     Autor: Vladimír Wagner (08.04.2021)
Studium nitra neutronových hvězd     Autor: Vladimír Wagner (26.04.2021)
Kosmologie na prahu éry Webbova teleskopu     Autor: Vladimír Wagner (20.01.2022)



Diskuze:

...

Gábor Vlkolinský,2022-06-17 13:56:59

Zaslúži si to podrobný popis. Ako sa dá nahradiť vzdialenosť v dĺžke spojených štátov pridaním ramena? Podstata terajšieho riešenia je v tom, že svetlu nejaký čas trvá, než prekoná túto vzdialenosť.

Odpovědět

prostoročas

Vinkler Slavomil,2022-06-17 07:32:42

No potřeboval bych pochopit, jak to, že gravitační vlna, která deformuje prostoročas nedeformuje měřící paprsek stejně. Víte to někdo?

Odpovědět


Re: prostoročas

Tomas Toegel,2022-06-17 08:11:04

Ano, pokud by jste natáhl mezi body klasický metr, nic by jste nenaměřil. Ale pokud vás metr je světelný paprsek závislý na rychlosti světla, tak rychlost světla zůstává neměnná.

Odpovědět


Re: Re: prostoročas

Petr Slachta,2022-06-17 08:23:29

No nevím. Ta deformace se přece musí týkat jak délkové, tak časové jednotky a tudíž i rychlosti. To vysvětlení by mě taky zajímalo.

Odpovědět


Re: Re: Re: prostoročas

Richard Pálkováč,2022-06-17 11:03:11

Toto video od času 5:24 (titulky sa dajú preložiť do nášho jazyka) https://www.youtube.com/watch?v=iphcyNWFD10&ab_channel=Veritasium

Odpovědět


Re: Re: Re: prostoročas

Gábor Vlkolinský,2022-06-19 08:02:47

c je konštanta-

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: prostoročas

Petr Slachta,2022-06-19 21:51:55

Ano. Konstanta. Ale v rámci nějakého prostoru. Pokud se prostor mění, mění se i ta konstanta.
Která ovšem ve své podstatě neurčuje rychlost světla, ale maximální možnou interakci částic mezi sebou.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: prostoročas

Gábor Vlkolinský,2022-06-21 10:04:51

Tomu nerozumiem. V akom vákuovom priestore neplatí c?

Odpovědět


Re: Re: prostoročas

Max Karas,2022-06-17 11:10:34

Pokud se tedy časoprostor zvlní, ale světlo letí rovně a stále stejně rychle, dá se to chápat tak, že vlastě v bodech mezi spojnicemi na tomto vlnícím se povrchu se dá zaznamenat průlet světla v časech, které odpovídají rychlosti vyšší, než je rychlost světla? Dráha mezi body je delší, než dráha, co mezi těmito body ve stejném čase světlo uletí?

Odpovědět


Re: Re: Re: prostoročas

Michal Varga,2022-06-18 01:50:15

Svetlo neleti skratkou, ale oklukou. Ked mas dva body A a B a vysles medzi nimi luc, tak trva nejaky cas kym dorazi. A ked mu do drahy vlozis nejaky hmotny objekt, napr hviezdu, tak bude letiet cez tuto gravitacnu sosovku oklukou a bude mu to trvat dlhsie. Svetlo cez zdeformovany priestor leti pomalsie. Foton je pritahovany gravitacnym polom, cize pritomnost takehoto pola ho vychyluje z drahy. Za zmeny v lokalnom gravitacnom poli su zodpovedne gravitacne vlny, a tie detekujeme tym, ze pozorujeme zmeny v spravani vyslaneho luca.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: prostoročas

Michal Varga,2022-06-18 01:54:25

Este by som chcel upresnit vetu “ Svetlo cez zdeformovany priestor leti pomalsie.” Myslel som to tak, ze leti “dlhsie”. Rychlost je rovnaka, draha je dlhsia.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: prostoročas

Max Karas,2022-06-18 10:54:37

Tomu rozumím, ale šlo mi o jinou situaci. Gravitační vlny se často znázorňují jako vlnky na vodě, se středem v místě vzniku. Kam až tyto vlny mimo rovinu zasahují a jak toto vlnění a rychlost světla vypadají z hlediska pozorovatele, který by stál vysoko nad touto rovinou, jako třeba my, když stojíme na skále na vodou a hodíme tam kámen? A pokud by z místa, kde došlo k narušení, letěl foton nad těmito vlnami, bude na břehu dříve, než foto, který se bude pohybovat po zvlněné hladině. A tedy ještě by asi záleželo na rychlosti těch vln, rychlost se udávala mezi cca 0.55 a 1.42 rychlosti světla...

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: prostoročas

Gábor Vlkolinský,2022-06-19 08:05:42

Foton môže letieť len priestorom. Teda nie nad vlnami (priestorom).

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: prostoročas

Gábor Vlkolinský,2022-06-19 08:07:30

Bolo overené, že gravitačné vlny sa šíria rýchlosťou svetla.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: prostoročas

Max Karas,2022-06-19 09:04:17

A to už je tedy potvrzené? Nedávno tu psal pan Wagner článek s názvem Rychlost šíření gravitačních vln, kde píše, cituji: "Daleko podrobnější analýza prvních tří detekcí splynutí černých děr, kterou provedli Neil Conish, Diego Blas a Germano Nardini, vedla k rozmezí rychlosti gravitačních vln mezi hodnotami 0,55 až 1,42 rychlosti světla."

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: prostoročas

Gábor Vlkolinský,2022-06-19 12:02:41

Ja mám informácie aj z týchto stránok, že sa potvrdila Einsteinom predpokladaná rýchlosť šírenia gravitačných vĺn. Necítim potrebu hľadať opak.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: prostoročas

Max Karas,2022-06-19 12:35:03

Já také nemám potřebu hledat opak. Ale to postupujete tak, že najdete první údaj a tomu věříte? Co kdybyste jako první našel ten článek pana Wagnera?

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: prostoročas

Max Karas,2022-06-19 08:58:58

Ale nad vlnami je také prostor. A i všude okolo. Pokud to chápu dobře, deformace se týkají jen určité části prostoru. Ale ta je pořád spojená se zbytkem. Proto jsme se ptal kam až deformovaného prostoru zasahují, jak na to okolí reaguje a jak by toto vypadalo z místa nad rovinou deformace.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: prostoročas

Gábor Vlkolinský,2022-06-19 12:06:02

Vlny na vode sú len zjednodušeným príkladom čo sú to vlny obecne. Priestor je trojrozmerný a je len jeden. Gravitačné vlny sa šíria v tomto priestore. Neexistuje iný priestor.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: prostoročas

Max Karas,2022-06-19 12:33:31

Takže ty vlny se šíří jako koule na všechny strany?

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: prostoročas

Gábor Vlkolinský,2022-06-19 15:17:26

Presne. Ak im nič nebráni.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: prostoročas

Max Karas,2022-06-19 18:09:57

Přiznám se, že Vás nechápu. Dva objekty rotují okolo sebe a gravitační vlny vyzařují stejné v rovině rotace i kolmo na ní? A ak im niž nebrání? Co by tak mohlo gravitační vlně bránit?

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: prostoročas

Gábor Vlkolinský,2022-06-20 06:42:31

Napríklad zakrivenie priestoru hmotným telesom v ceste, iné gravitačné vlny...

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: prostoročas

Oldřich Vašíček st.,2022-06-20 08:55:18

Zjednodušení pohledu na gravitační vlny jako na vlny na vodě je jen proto, aby jsme si to mohli připodobnit k něčemu co známe. Ve skutečnosti jsme v té vodě taky. Takže by bylo přesnější si to představit, že jsme taky ve vodě, která se vlivem "hozeného kamene" na povrchu vlní, ale my ten povrch vlastně nevidíme. Proto hledáme prostředek, jak tu vlnu detekovat i uvnitř "rybníka". :)
A stejně tak i šíření vln. Pokud se bude pod hladinou pohybovat větší objekt, ale ne tak vysokou rychlostí, aby docházelo ke kavitaci a vzniku bublin, tak taky tento pohyb budeme detekovat v různém směru různě dokud se "nezředí" vzdáleností na nedetekovatelnou úroveň. Ta bude záviset i na hustotě prostředí (tu v podstatě neznáme, protože zatím ani přesně nevíme, z čeho se skládá "naše voda" :) ) a na kvalitě našich detektorů.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: prostoročas

Max Karas,2022-06-20 14:12:15

Ano, takto jsem to myslel. A zajímalo mě, jak by vypadalo v oblasti, konkrétně třeba pohyb světla, kde se gravitační vlny šíří, z místa, kde už je to, jak píšete, "zředěné". Tedy co by pozorovatel viděl/vnímal. A dále, tedy to souvisí s rychlostí těch gravitačních vln, pokud se šíří rychlostí světla, tak to nemá smysl řešit, ale pokud ne, tak pokud by se ze dvou bodů vyslal foton do jednoho místa, a jeden ten bod byl klidný vesmír a druhý bod byl zdroj gravitačních vln, nedostanou v cíli ten foton v rozdílných časech?

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: prostoročas

Gábor Vlkolinský,2022-06-20 15:53:57

Na princípe sa nič nemení, ani keby sa rýchlosť gravitačných vĺn nerovnala rýchlosti svetla. Na konci jedého ramena by bol ten zdroj. Gravitačné vlny by menili dĺžku oboch ramien, ale nie zhodne. Tá nezhoda je signál.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: prostoročas

Max Karas,2022-06-20 22:28:19

Vy soustavně nechápete, o čem píšu.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: prostoročas

Gábor Vlkolinský,2022-06-21 05:30:56

No čo sa dá robiť.

Odpovědět


Re: prostoročas

D@1imi1 Hrušk@,2022-06-17 12:07:42

Základní princip gravitačních detektorů je v tom, že paprsky jsou dva a jsou vůči sobě kolmé. Oba dva paprsky by se deformovaly stejně pouze v případě, že gravitační vlna bude přicházet ze směru kolmého k oběma paprskům (tzn. svisle shora nebo zdola, pokud jsou ramena detektoru vodorovná). Z jakéhokoliv jiného směru se každý paprsek zdeformuje jinak. Detektor měří pouze interferenci mezi těmito dvěma navzájem kolmými paprsky a počítač tu detekovanou iterferenci pomocí algoritmů interpretuje jako gravitační vlny.

Odpovědět


Re: Re: prostoročas

Max Karas,2022-06-17 12:25:31

Funguje tak i ten detektor videa výše? :-)

Odpovědět


Re: Re: Re: prostoročas

D@1imi1 Hrušk@,2022-06-17 13:36:32

S rozdílem, že ramena nemají být vzájemně kolmá a mají být tři, tak ano ;-)

A u toho prvního komentáře jsem napsal chybu - ten detektor by měl být slepý nejen ve svislém směru, ale ve všech směrech ležících na rovině souměrnosti těch dvou ramen. V praxi to ale nevadí, když těch detektorů je víc a každý je natočený jiným směrem (2x LIGO, 1x VIRGO). To, že jeden detektor neuvidí nic, naopak pomůže lokalizovat směr.

Odpovědět


Re: Re: Re: prostoročas

Richard Pálkováč,2022-06-17 15:31:20

Na videu je LIGO, takže dve kolmé ramená.

Odpovědět


Re: prostoročas

Pavel A1,2022-06-17 19:23:00

Protože ten měřící paprsek není přišpendlený k zrcadlům, ale než projde jedna gravitační vlna, tak detektor vyšle tisíce měřících paprsků, a každý z nich projde jinou vzdálenost, jak ta vlna postupně prostor deformuje.

Odpovědět


Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku








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