Domanda:
Perché la rilevazione delle onde gravitazionali è così significativa?
Dargscisyhp
2016-02-11 20:18:43 UTC
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LIGO ha annunciato il rilevamento delle onde gravitazionali l'11 febbraio 2016. Mi chiedevo perché il rilevamento delle onde gravitazionali fosse così significativo?

So che è un'altra conferma della relatività generale (GR), ma pensavo che avessimo già confermato GR oltre ogni dubbio.Quali cose extra ci insegnerebbero la ricerca delle onde gravitazionali?Il rilevamento delle onde gravitazionali è di per sé significativo o ci sono dati che possono essere estratti dalle onde che saranno più utili?

Riferimento obbligatorio: http://smbc-comics.com/index.php?db=comics&id=2088#comic
PHD Comics ha una bella interpretazione: http://www.phdcomics.com/comics/archive.php?comicid=1853
Ora abbiamo il sonar per gli oggetti stellari.Abbiamo ascoltato un paio di buchi neri che si squarciavano l'uno nell'altro alla velocità della luce a 1,2 miliardi di anni luce di distanza.L'atmosfera del nostro pianeta si stava formando appena quando ciò è accaduto - è ben al di fuori della nostra galassia.Guarderemo l'universo svolgersi intorno a noi ascoltando mentre parla.Una specie di grosso problema.
Ho sempre trovato perplessa la metafora dello spazio, un foglio con sopra degli oggetti - il motivo per cui sembra intuitivo è a causa della nostra nozione di gravità che spinge le cose verso il basso!
@Nacht: obbligatorio [xkcd] (https://xkcd.com/895/).
@EricTowers Obbligatorio [xkcd] (http://xkcd.com/1642/).
Avevo pensato che "perché ci avrebbe permesso di" vedere "la materia oscura" fosse una delle ragioni.
Scommetto che i militari stanno pensando a come usarlo per armi ancora più potenti ...
Non è così significativo come non rilevarli
re: PHD Comics.Odio l'analogia del foglio di gomma perché chiedo sempre: "Cosa fa cadere la palla da bowling nel foglio?":)
Il principale vantaggio a lungo termine sembra essere che si tratta di una nuova modalità per scansionare l'universo, completamente diversa dalle onde E-M.
@Nacht, Jiminion Il modo in cui cerco di evitare l'idea che la gravità trascini gli oggetti verso il basso nel foglio è che l'intera analogia funzionerebbe ancora se capovolgessi l'intera immagine, in modo che le cose si sollevassero invece.Gli oggetti si muovono in cerchio attorno al foglio perché quelle sono le geodetiche (linee rette localmente), non perché sono trascinati da una forza di gravità 4D.Le stesse distorsioni sono causate dalla massa;pensalo come tirare una coperta intorno a te stesso (che funziona ugualmente bene su o giù).
@MarioCarneiro, che sicuramente mi aiuta a pensarci, ma c'è più di un aspetto che sembra presupporre la gravità ... come il fatto che gli oggetti spingono verso il basso sul foglio e causano l'ammaccatura.Forse non vengono spinti verso il basso, forse sono solo posizionati in modo tale che il loro centro di massa sia allineato con l'aereo?
@Nacht L'analogia generale ha lo scopo di coprire questo caso.La massa tira il foglio, non spingendolo verso l'alto o verso il basso (questo è solo un artefatto dell'incorporamento in una dimensione extra non fisica) ma tirandolo verso l'interno, facendolo ammucchiare come afferrando una sezione di una coperta e accartocciandolo.Ciò causa delle pieghe nel "materiale" dello spazio, che altrimenti le linee rette sulla superficie si piegano attorno al punto di pizzicamento.
@MarioCarneiro che ha senso!
Nove risposte:
#1
+166
user10851
2016-02-11 20:38:52 UTC
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Le onde gravitazionali sono qualitativamente diverse dalle altre rilevazioni.

Per quanto abbiamo testato GR in precedenza, è comunque rassicurante trovare un test che funziona altrettanto bene. I test più importanti finora sono stati lo spostamento dell'orbita di Mercurio, la corretta deflessione della luce da parte di oggetti massicci e lo spostamento verso il rosso della luce che si muove contro la gravità. In questi casi, lo spaziotempo è considerato statico (immutabile nel tempo, senza termini incrociati spazio-tempo nella metrica). Le onde gravitazionali, d'altra parte, coinvolgono uno spaziotempo variabile nel tempo.

Le onde gravitazionali forniscono una sonda di gravità di campo forte.

I test così sono stati fatti tutti in situazioni deboli, in cui è necessario misurare le cose abbastanza da vicino per vedere la differenza tra GR e gravità newtoniana. Anche se le onde gravitazionali stesse sono una previsione della gravità linearizzata e sono l'essenza stessa di piccole perturbazioni, le loro sorgenti saranno ambienti estremi - fusione di buchi neri, stelle che esplodono, ecc. le cose possono andare storte tra i nostri modelli di questi fenomeni estremi e la nostra registrazione di un segnale di onda gravitazionale, ma se il segnale è d'accordo con le nostre previsioni, questo è un segno che non solo abbiamo ragione sulle onde stesse, ma anche sulle sorgenti.

Le onde gravitazionali sono una nuova frontiera dell'astrofisica.

Questo punto viene spesso dimenticato quando siamo così distratti dalla semplice ricerca di qualsiasi segnale. Trovare le prime onde gravitazionali è solo l'inizio per le osservazioni astronomiche.

Con solo due rilevatori, LIGO, ad esempio, non può individuare le sorgenti nel cielo meglio di "da qualche parte là fuori, all'incirca".Alla fine, con l'arrivo in linea di più rilevatori, la speranza è quella di riuscire a localizzare meglio i segnali, in modo da poter osservare simultaneamente le controparti elettromagnetiche.Cioè, se l'evento che causa le onde è la fusione di due stelle di neutroni, ci si potrebbe aspettare che venga rilasciata anche molta luce.Combinando entrambi i tipi di informazioni, possiamo acquisire un po 'più di conoscenza del sistema.

Le onde gravitazionali sono anche brave a sondare la fisica nelle regioni più interne e più oscurate in eventi cataclismici.Per la maggior parte delle esplosioni nello spazio, tutto ciò che vediamo ora è il bagliore residuo - il guscio di materiale caldo e radioattivo lasciato alle spalle - e possiamo solo inferire indirettamente quali processi stavano avvenendo al centro.Le onde gravitazionali forniscono un nuovo modo per ottenere informazioni a questo riguardo.

"se il segnale è d'accordo con le nostre previsioni, questo è un segno che non solo abbiamo ragione sulle onde stesse, ma anche sulle sorgenti" - al contrario, e altrettanto importante, se il segnale non è d'accordo con le previsioni, allora mostra checi sbagliamo su qualcosa e possiamo considerare quale delle ipotesi scartare.
Inoltre, è un risultato tecnologico mozzafiato.
@Mew Oh, è questo che vuoi sentire?In quel caso, "STAR TREK WARP DRIVE FINALMENTE A PORTATA DI MANO !!! In altre notizie, gli Orsi fanno ancora schifo".
Ho una doppia sensazione dalla risposta.Da un lato la risposta è grande, entusiasta e dettagliata.D'altronde… non spiega quasi nulla!Voglio dire, menzionava i problemi dei rivelatori, le possibili sorgenti di onde, il passato del GR e la sua relazione con le onde ... Ma in relazione alla domanda che fondamentalmente dice, che le onde in qualche modo potrebbero fornire informazioni aggiuntive su un'esplosione.Come?Che tipo di informazioni?Leggere la risposta non mi ha dato nulla di nuovo e, a proposito, non sono nemmeno un fisico.
Tuttavia, la minuscola grandezza del segnale non nega completamente la maggior parte dell'utilità di rilevarlo?Hai due oggetti così grandi da fare un buco nello spazio-tempo schiantandosi l'uno contro l'altro a velocità relativistiche e ... abbiamo misurato un'increspatura che era * 1 millesimo delle dimensioni di un protone *.Questa è un'incredibile impresa di ingegneria, ma da un punto di vista scientifico, sembra che le onde gravitazionali abbiano una fedeltà troppo bassa per essere di grande utilità.`` Sento qualcosa!Potrebbe essere un ciottolo, o potrebbe essere una montagna, ma sento qualcosa! ”Ancora non vedo come sia ... utile.
@Hi-Angel questa è una buona domanda.C'è molto che puoi fare con le onde gravitazionali.Faccio un esempio.Le stelle di neutroni sono oggetti molto compatti.In prima approssimazione sono come un nucleo delle dimensioni di una stella - questo non è proprio vero, ma abbastanza buono per un'immagine iniziale.Non capiamo la loro struttura interna e poiché sono piccoli ed elettricamente neutri non è possibile puntare un telescopio su uno.Con le onde gravitazionali si può "sentire" una stella di neutroni e conoscere la sua struttura (più tecnicamente l'equazione di stato).Ecco un documento che discute che: http://arxiv.org/abs/0901.3258
@HopelessN00b Anche se al momento è inutile come dici, la risposta menziona esplicitamente miglioramenti futuri ("man mano che più rilevatori sono online ...").Sembra che il primo strumento per rilevare un fenomeno sarà sempre relativamente semplice;perché non prenderlo come un segno di ciò che potrebbe essere possibile?Sono sicuro che saresti stato piuttosto deluso anche guardando attraverso il primo telescopio.
@Jefromi C'è questo, ma la domanda che sto chiedendo non è uno di ciò che possiamo rilevare ora, riguarda l'ampiezza fondamentalmente minuscola del segnale stesso.Guardando attraverso il primo telescopio, non proverei a vedere qualcosa di circa 4 ordini di grandezza più piccolo di una particella subatomica.Potrei essere deluso, certo, ma il potenziale di essere in grado di vedere sempre più lontano è abbastanza ovvio ... il potenziale di rilevare qualcosa di piccolo e lo-fi come le onde gravitazionali sembra ... molto più difficile da determinare.
Non capisco il tuo ultimo paragrafo.Come ho appena chiesto in una domanda, come fa GW a sondare la fisica al centro?Per fare questo dovrebbero scappare da un buco nero, come fanno?
Ancora un altro test: le pulsar gemelle.
Gli eventi che questi rilevatori possono vedere molto probabilmente non sarebbero molto vecchi?Non penserei che i buchi neri si scontrino così tanto ora rispetto al passato.E non penso che ci siano molti altri eventi (forse supernove, ma possiamo vederli) che potrebbero produrre onde così grandi.
Questa risposta è un po 'fuorviante quando dice che finora non sono stati effettuati test in campo forte.In effetti ci sono già stati molti test in campo forte, molto prima del rilevamento delle onde gravitazionali: https://en.wikipedia.org/wiki/Tests_of_general_relativity#Strong_field_tests:_Binary_pulsars.Queste traiettorie sono straordinariamente diverse dalla previsione newtoniana.
@mpv Mentre la * superficie * di una pulsar è leggermente a campo forte, come sistema di due masse orbitanti anche la doppia pulsar è molto debolmente relativistica.La separazione orbitale è di $ 10 ^ 5 $ o giù di lì per i raggi di Schwarzschild e la velocità orbitale è una frazione di una percentuale della velocità della luce.Questo può essere $ 100 $ volte più forte dell'effetto relativistico sulla precessione di Mercurio, ma è ancora piccolo.Si noti che le previsioni teoriche (che corrispondono alle osservazioni) alla base del binario di Hulse-Taylor sono state fatte negli anni '70, ben tre decenni prima che potessimo fare la relatività numerica di campo forte.
Jefromi: FWIW non era * letteralmente * il primo telescopio, ma entro un paio d'anni dal primo e usando lo stesso progetto Galileo scoprì tre lune di Giove e una settimana dopo una quarta.Questo è stato più che "deludente", era come la prima volta che prendi una roccia e trovi degli insetti.Entro un anno da ciò, l'osservazione delle fasi di Venere ha dimostrato che in qualsiasi modello geocentrico "attraversa l'orbita" del Sole.Quindi quali osservazioni ci daranno le onde gravitazionali tra 2-3 anni?Francamente, la fisica va molto bene, ma cosa ha fatto per me * ultimamente *?;-)
A proposito, non penso che LIGO sia banale o inutile in alcun modo, semplicemente non penso che l'impatto quasi immediato anche di quel rudimentale telescopio possa essere ignorato.È l'opposto di essere un bambino manifesto per l'idea che "beh, è ancora agli inizi, queste cose richiedono tempo per svilupparsi".
#2
+73
user_35
2016-02-12 21:30:07 UTC
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La risposta di Chris fornisce un'eccellente spiegazione del motivo per cui le onde gravitazionali sono utili da rilevare in generale. Ecco la mia opinione (come qualcuno che lavora nella teoria dei buchi neri) su ciò che è particolarmente interessante del segnale che è stato annunciato ieri. Molti dei miei pensieri sono tratti dalla conferenza stampa ufficiale della NSF e dai colloqui nella mia istituzione.

The Event Itself

Analisi numerica dell'evento delle onde gravitazionali che è stato misurato il 14 settembre 2015, ha rivelato molto sulla natura dell'evento che ha avuto luogo.

Di seguito è riportato un dato del rapporto LIGO che mostra il segnale dell'onda gravitazionale:

enter image description here

( sorgente)

La linea rossa in ogni grafico è il segnale dell'onda gravitazionale misurato dall'osservatorio di Hanford, Washington. La linea blu è il segnale dell'onda gravitazionale misurato dall'osservatorio di Livingston, in Louisiana. Il grafico in alto a sinistra mostra il segnale di Hanford da solo, il grafico in alto a destra mostra il segnale di Livingston sovrapposto al segnale di Hanford (guarda come corrispondono bene, dimostrando che questa non era una fonte locale di rumore ma piuttosto un segnale generato da distanza).

Il grafico a sinistra nella seconda riga è molto interessante. La linea grigio chiaro mostra essenzialmente il segnale, privo di quanto più rumore possibile (l'apparecchiatura è così sensibile che ogni sorta di cose può causare lievi tremolii nella forma d'onda). La linea rossa rappresenta la forma d'onda che sarebbe prevista dalle tecniche di relatività generale numerica per un sistema di due buchi neri che si muovono a spirale l'uno nell'altro. Non è un caso che la forma d'onda osservata (grigio chiaro) e la forma d'onda prevista (rossa) si sovrappongano così bene.

C'è, ovviamente, una grande quantità di analisi per verificare la significatività statistica di questi dati. Gli scienziati di LIGO hanno scoperto che entro un margine statisticamente significativo, questa forma d'onda è stata probabilmente prodotta da un sistema binario di due buchi neri, ciascuno circa trenta volte più grande della dimensione del sole.

Ora, per il dettagli su ciò che è interessante di questo evento.

Buchi neri in generale

Prima di ieri, non avevamo prove dirette per dimostrare che i buchi neri esistessero. Eravamo abbastanza fiduciosi nell'esistenza di buchi neri, ma solo attraverso misurazioni indirette. Questa è la prima misurazione diretta in assoluto di un buco nero: gli oggetti in questione sono abbastanza massicci e abbastanza compatti da essere quasi sicuramente buchi neri. Inoltre, i dati si adattano perfettamente alle nostre previsioni relativistiche generali sul tipo di radiazione che verrà rilasciata da una fusione di un buco nero. Questa è una notizia enorme: i fisici non hanno mai avuto prove complete che i buchi neri esistessero prima di ieri, anche se il pubblico potrebbe darlo per scontato. I buchi neri esistono, e funzionano nel modo in cui pensavamo. È incredibile!

Tipi di buchi neri

Da una prospettiva astrofisica, questo è piuttosto interessante, perché entrambi i buchi neri ispiratori erano circa 30 volte più massicci del Sole (d'ora in poi denominati aventi "30 masse solari"). Gli astrofisici non avevano prove convincenti per i buchi neri in questo intervallo di massa. Si presumeva che avessimo buchi neri nella gamma di 3-20 masse solari, e i cosiddetti buchi neri "supermassicci" (che sono milioni, miliardi di masse solari? Non sono un astrofisico quindi non posso dirti). Questo è un affascinante problema astrofisico: la massa in un buco nero deve provenire da qualche parte. Qual è il processo mediante il quale si forma un buco nero di circa 30 masse solari? Da dove prende la sua materia? Quanto è massiccio quando si forma per la prima volta (da una stella, forse?), E quanto cresce dopo che è già diventato un buco nero?

Oh, a proposito, non l'abbiamo ha appena confermato l'esistenza di due buchi neri di massa solare ~ 30. Abbiamo confermato l'esistenza di un buco nero di 62 masse solari, il buco nero che rimane dopo che i due si sono fusi. A proposito, parliamo un po 'di quel buco nero finale.

Radiazione

La massa collettiva dei due buchi neri prima che si fondessero era ~ 65 solare masse. La massa del buco nero finale era ~ 62 masse solari.

Ciò significa che 3 masse solari sono state irradiate via in onde gravitazionali quando i buchi neri si sono fusi. Non impressionato? Bene, ecco una prospettiva: secondo la conferenza NSF data ieri, la potenza emessa dalla radiazione gravitazionale durante gli ultimi momenti della fusione del buco nero era maggiore della potenza collettiva di ogni stella dell'universo combinata.

È molta energia, molto veloce. Cosa succede una volta che l'energia viene rilasciata? Bene ...

Ring-down

Questo è il mio preferito, ma è anche quello di cui abbiamo meno informazioni. Se guardi di nuovo la figura che ho incluso in precedenza in questa risposta, diciamo, al secondo grafico nella colonna di sinistra, noterai che lo schema è il seguente:

Leggere vibrazioni, in aumento in ampiezza in frequenza, oscillando improvvisamente molto rapidamente ad un'ampiezza elevata, per poi spegnersi quasi a zero.

Quell'improvviso aumento di frequenza è chiamato "chirp", ed è quello che LIGO stava cercando. Quel cinguettio ci dice tutto ciò che dobbiamo sapere sulla fusione del buco nero.

Ma cosa succede dopo? Il decadimento esponenziale del segnale corrisponde al buco nero risultante (con 62 masse solari) che si stabilizza in uno stato stabile. La questione della stabilità del buco nero è incredibilmente interessante e il processo mediante il quale un buco nero si assesta dopo una grave perturbazione (ad esempio la fusione con un altro buco nero) è un affascinante oggetto di studio.

Fondamentalmente, se tu ha colpito un buco nero, suona. Quando perturbi un buco nero allontanandolo dal suo stato stabile, crei qualcosa chiamato modi quasinormali - descrizioni matematiche della perturbazione dall'equilibrio - che decadono esponenzialmente nel tempo man mano che il buco nero si avvicina all'equilibrio.

Il segnale sperimentale lo fa. non contengono molte informazioni sul ring-down. Non siamo in grado di raccogliere molte informazioni su come esattamente il buco nero si stabilisca in uno stato stabile: il processo non genera onde gravitazionali molto forti, per prima cosa, e avviene molto rapidamente.

Ma va bene . Nella figura, possiamo vederlo accadere. Vediamo due buchi neri che si fondono, rilasciano tre masse solari di radiazione e poi si stabiliscono in uno stato finale stabile. Già questo è incredibilmente eccitante.

Oh, a proposito, un pensiero d'addio: questa fusione di buchi neri è avvenuta circa un miliardo di anni fa. Stiamo ricevendo il suo segnale solo ora.

Cosa intendi per "grafico in basso a sinistra"?Se intendi quello con l'etichetta "Residuo", è solo una differenza tra il segnale misurato (in alto) e quello previsto (al centro), non il segnale cancellato.
Ops, scusa per l'ambiguità, modifica ora.
L'ho modificato in quello che penso sia accurato, anche se suppongo che sia possibile che non sia ancora corretto.Avevo l'impressione che la linea grigio chiaro rappresentasse un segnale pulito (tramite approssimazione mediante wavelet seno-gaussiane) e che la linea rossa rappresentasse il segnale previsto.Ho sbagliato?Tutte e tre le linee nel grafico centrale a sinistra sono previsti segnali?
Queste due linee grigie sono ricostruzioni che utilizzano la tecnica [filtro abbinato] (https://en.wikipedia.org/wiki/Matched_filter), come detto nel testo cartaceo appena all'inizio di _II.Osservazione_.
[Ecco il link arxiv] (http://arxiv.org/abs/1602.03837) al documento principale (ci sono molti altri posti ufficiali per ottenerlo).Nota che la licenza è molto liberale: condividi la cifra a tuo piacimento.Sarebbe utile includerlo qui.
Domanda stupida: sappiamo che queste onde provengono da Black Holes?È corretto presumere che la sorgente binaria di un buco nero sia solo perché non c'è nient'altro di cui sappiamo nella nostra attuale struttura teorica che consenta energie così estreme?In linea di principio, questo potrebbe essere un segnale da qualcosa di più esotico, al di là del nostro set di esempi gravitazionali standard?
Questa è stata una lettura divertente, [email protected]: Il fatto che si adatti così bene alle previsioni rende difficile, penso, trovare qualcosa di diverso.Presumo che i dati non siano interpretabili senza un evento di collasso rotazionale di 2 masse solari estremamente dense di 30;per quanto ne sappiamo, devono essere buchi neri.Qualcosa in questo senso.
3 masse solari sfuggite di 65 masse totali!Ciò è molto interessante, data la comprensione convenzionale di un buco nero come una singolarità con tutta la massa compressa al centro.Sappiamo che non può essere densità infinita, abbiamo nemmeno la minima idea di cosa sia composto quel nucleo?Normalmente le cose che entrano non potrebbero mai sfuggire (tranne la piccola radiazione di Hawking).Allora, qual è la natura della massa sfuggita e cosa è successo ai nuclei di queste masse?
Penso che ci fossero già prove dirette molto forti di buchi neri prima del rilevamento delle onde gravitazionali.Le stelle vicino al centro della nostra galassia stanno orbitando intorno a qualcosa al centro.Questo oggetto centrale è invisibile, molto compatto, ma quando si analizzano le traiettorie delle stelle, la massa dell'oggetto centrale è di oltre 4 milioni di masse solari: https://youtu.be/duoHtJpo4GY?t=57 Qualcosa di così massiccio difficilmente potrebbe essere cosìpiccolo e scuro.
#3
+54
pela
2016-02-11 21:20:10 UTC
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Oltre a ciò che Chris White elenca, vorrei sottolineare il fatto che, ad eccezione di alcuni meteoriti e un po 'di polvere raccolta sulle placche dei satelliti e delle rocce di Marte (e i raggi cosmici e una manciata di neutrini;grazie Ruslan e Kyle Oman), fino ad ora tutte le informazioni che ci giungono dall'Universo - che si tratti del Sole, dei pianeti più distanti, di altre stelle, galassie, CMB, ecc. - sono arrivate a noi inla forma della radiazione elettromagnetica.

Le onde gravitazionali sono una modalità completamente nuova per acquisire conoscenze sull'Universo.Sia da oggetti in cui anche vediamo le radiazioni, ma anche per esempio forse a un certo punto l'inflazione al Big Bang, dove usando la radiazione elettromagnetica non possiamo vedere più indietro rispetto alla CMB, 380.000 anni dopo il Big Bang(questo è quello che i ragazzi di BICEP2 pensavano di aver visto due anni fa, ma si è rivelato polvere ...).

Non solo radiazioni EM: abbiamo anche alcuni rivelatori di neutrini.
E le particelle, ad es.Raggi cosmici.
Sì è vero.Mi sono dimenticato di quelli.
Passaggio successivo: una versione con onde gravitazionali del SETI
@StevenGubkin Rilevamento di due alieni della massa solare che ballano?
@NathanK Una forma di vita aliena sufficientemente avanzata può avere un modo per ritardare la fusione dei buchi neri in un modo prevedibile che ad altre forme di vita intelligente sufficientemente avanzate da sapere si renderà conto non solo che la vita intelligente esiste ma da dove ha origine ...
#4
+25
Rob Jeffries
2016-02-12 03:04:39 UTC
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Aggiungendo brevemente alla risposta di Chris.

Le onde gravitazionali non sono oscurate da nulla.Se i rilevatori sono fatti per funzionare a frequenze più basse (nello spazio), allora possono "vedere" le onde gravitazionali provenienti da oltre il fondo cosmico delle microonde fino all'epoca inflazionistica.

Un'altra cosa che è diventata chiara oggi èche le fusioni binarie danno un chirp che produce le masse dei componenti di fusione, ma fornisce anche stime di distanza accurate e indipendenti.Questi eventi sono l'equivalente di candele standard per onde EM - "sirene standard".

Anche le onde gravitazionali non sono ostruite dai rilevatori di onde gravitazionali?
Sì.Ovviamente dipende dal presupposto che le onde gravitazionali viaggino alla velocità della luce.Se possiamo essere più accurati nel fare le misurazioni, cioè dallo spazio con interferometri più grandi, potremmo anche vedere la dispersione se diverse frequenze avessero velocità diverse.Inoltre, se potessimo catturare qualche segnale EM dall'evento di fusione (dal plasma / gas che fluisce anche a velocità prossima alla luce, potremmo confrontare le velocità. Inoltre, se potessimo vedere otticamente un segnale di dove esattamente è successo, otterremmo la distanza indipendentemente, quindiottenere velocità. Molto più divertente in arrivo.
#5
+18
curiousdannii
2016-02-12 20:44:37 UTC
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Le onde gravitazionali sono una importante componente di fenomeni come le fusioni di buchi neri

Si ritiene che l ' evento di onde gravitazionali GW150914essere una fusione di due buchi neri con masse stimate di 36 + 5 / -4 e 29 ± 4 masse solari.La massa finale era di 62 ± 4 masse solari.Se i nostri modelli attuali sono corretti, le masse solari mancanti di 3,0 ± 0,5 ( 5,3% ) sono state irradiate via come onde gravitazionali, e ciò in soli 0,2 secondi.

Se non potessimorilevare le onde gravitazionali, quindi quel 5% sarebbe un importante divario nei nostri modelli.Ora in questo caso sappiamo solo che l'evento è accaduto perché abbiamo rilevato le onde, ma supponendo di aver osservato qualche evento simile nello spettro elettromagnetico, se non potessimo rilevare anche le onde gravitazionali allora sarebbeun grosso difetto nelle nostre osservazioni sull'evento.

#6
+7
voter
2016-02-12 15:32:32 UTC
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Con Gravitational Waves (GW) si può "sapere" che gli Oggetti sono lì - rilevarli senza "vedere" - visivamente, solo perché l'oggetto ha una massa.

Qualsiasi cosa si muova e abbia unala massa emette GW - i rilevatori di corrente sono sensibili solo agli oggetti con massa uguale alla massa di molti Soli $ 2 \ volte 10 ^ {30} ~ \ rm {kg} $ (2 con 30 zeri).

Immaginaun giorno potremmo avere sensori-rilevatori in grado di rilevare il movimento di qualsiasi oggetto con massa senza vederlo ...

Muoversi non è abbastanza.Hai bisogno di accelerazione.
Spostare _qualcosa_ implica che l'accelerazione è avvenuta in un certo momento nel passato.Allo stesso modo, un movimento stabile costante, in qualche modo, implica che la decelerazione non è ancora avvenuta.
È necessaria l'accelerazione?Ad esempio, se un oggetto carico si muovesse rapidamente oltre di te, sperimenteresti un'onda elettromagnetica?Allo stesso modo, se un buco nero attraversasse il Sistema Solare a una frazione sostanziale della velocità della luce, non sperimenteremmo una (singola) onda gravitazionale?
@DanielGriscom: Nel caso dell'oggetto carico, sì, notereste un aumento e una diminuzione del campo elettrico una tantum.** L'oggetto non convertirà la sua energia cinetica in radiazione elettromagnetica **, però.Ecco perché non è un'onda.A quanto ho capito, le onde gravitazionali funzionano allo stesso modo.
#7
+4
masterblaster
2016-02-13 15:36:43 UTC
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Un'implicazione interessante è che le onde gravitazionali sono considerate un'ulteriore prova della teoria dell'inflazione, che viene utilizzata per aiutare a spiegare l'omogeneità dell'universo. Se la teoria dell'inflazione è corretta e lo spazio-tempo ha subito un'espansione esponenzialmente esplosiva, non è necessario che tale espansione si sia verificata alla stessa velocità in ogni punto dello spazio.

In effetti, le possibilità che ciò accada sono apparentemente così astronomiche da essere quasi nulle. Di conseguenza, un singolo punto nello spazio potrebbe espandersi a una velocità completamente diversa da quella dei suoi punti spaziali circostanti (l'ho sentito paragonato a far esplodere un palloncino con un difetto in esso, in modo che il difetto si formi in una bolla in superficie quando gonfiato).

A quanto ho capito, ti ritroveresti con una vasta moltitudine, forse anche un numero infinito di universi alternativi , completamente separati ma ancora "attaccati" agli altri universi. E con ogni universo che possiede le proprie leggi (o la mancanza di?) Per descrivere la forza, lo spazio, il tempo, ecc., Il multiverso potrebbe teoricamente esistere per sempre, con un inizio finito ma senza una fine. (Fonte: uno dei miei professori di fisica ingegneristica)

@ Martin Grazie per il feedback! Certo, sono in gran parte ignorante della teoria dell'inflazione, ma dovrei aggiungere che il professore del mio professore era un membro del team di Guth che ha contribuito a sviluppare la matematica della teoria dell'inflazione. In ogni caso, la mia comprensione è che sebbene ci siano una varietà di teorie sull'inflazione praticabili, i modelli più seri richiedono la presenza di radiazioni gravitazionali risultanti dal Big Bang (chiamate Primordial Gravitational Waves). Secondo la teoria di Guth, l'inflazione si è verificata appena prima del Big Bang, e quando si è fermato l'energia presente nel campo di inflazione è stata convertita in calore e nel Big Bang (e il nonno di tutte le onde gravitazionali).

La teoria dell'inflazione è ancora piuttosto nuova (ha solo circa 40 anni o giù di lì?), Quindi è logico che qualsiasi nuova teoria proposta oggigiorno probabilmente incorporerà GR a causa del successo di GR.Quindi immagino che la risposta breve sia che gli attuali modelli di inflazione, che incorporano GR, richiedono onde gravitazionali primordiali, e se esistono onde gravitazionali primordiali, allora esistono onde gravitazionali.

Questa sembra una fusione di molte teorie diverse, specialmente non ho mai sentito che il tuo tipo di multiverso sia una conseguenza di una teoria dell'inflazione seria.Potresti voler cercare più fonti.Inoltre, non vedo come le onde gravitazionali, che sono una semplice conseguenza della relatività generale perturbativa, debbano contare come prova per una teoria costruita sulla GR.Semplicemente non ha senso.
In riferimento alla domanda iniziale sull'utilità di queste scoperte, a meno che non mi sbagli, non è anche questa la prima possibilità che abbiamo avuto per confermare che la gravità viaggia alla velocità della luce?
#8
+3
Name YYY
2016-02-29 13:51:36 UTC
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Oltre alle risposte fornite sopra, vorrei aggiungere un potente argomento teorico.

Come sapete, esiste la legge di Coulomb, che afferma che l'interazione statica tra corpi carichi si comporta con la distanza $ r $ come $ r ^ {- 2} $. È una legge a lungo raggio: se tocchiamo una carica, allora, secondo questa legge, un'altra percepirà il cambiamento simultaneamente. Questo punto di vista sulle interazioni elettriche è stato completamente cambiato quando Maxwell si è reso conto che le interazioni luminose, elettriche e magnetiche hanno la stessa natura; poiché la velocità della luce è finita, la teoria di Maxwell ci dice che se tocchiamo una carica, l'informazione del cambiamento di forza - campo elettromagnetico - si propagherà con velocità finita - la velocità della luce.

Questa concezione, concezione di finitezza di tutte le interazioni, rimane così in tutte le teorie fondamentali (secondo il punto di vista moderno) indipendentemente dalla loro natura; questo perché questa è la proprietà del nostro spazio-tempo (questo fatto è fissato, ad esempio, nella forma esplicita delle trasformazioni di Lorentz e del principio di causalità e deriva dagli assiomi generali basati sulle simmetrie spazio-temporali).

La teoria della relatività generale, ad esempio, si basa sull'affermazione che localmente il nostro spazio-tempo assomiglia a quello di Minkowski, il che forza la finitezza delle interazioni gravitazionali. In particolare, le equazioni della teoria della relatività generale sulla metrica (equazioni di Einstein), essendo linearizzate in assenza di materia, coincidono formalmente con quelle che si possono ottenere costruendo la teoria libera dell'elicità delle particelle prive di massa 2, a partire dalla simmetria globale di Poincaré. Quest'ultimo descrive le onde.

Nel punto di vista di cui sopra, il rilevamento delle onde gravitazionali è qualcosa di più grande del controllo della relatività generale, aprendo il nuovo metodo di osservazioni astrofisiche o un altro modo per controllare GR. Sta controllando la proprietà dello spaziotempo che è la base di tutta la fisica fondamentale moderna.

#9
+2
Otto
2016-03-01 17:51:09 UTC
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Un elenco non esaustivo di alcuni potenziali clienti:

Stella di neutroni equazione di stato

Le onde gravitazionali possono essere utilizzate per verificare l'equazione di stato

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Velocità delle onde gravitazionali

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Gravitons

Piuttosto ovvia



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