Гравитационни вълни

loading...

През 1916 г. Алберт Айнщайн публикува своята известна теория за относителността, която описва как пространство-времето се влияе от масата. Можем да мислим за пространство-времето като парче плат, което се прегъва или изкривява когато поставим обект на него. Имайте предвид, че аналогията с двуизмерното парче плат е само един модел, който използваме за да представим какво е всъщност 4-измерното пространство-време.

Представете си, че в центъра на опънат лист хартия поставяте билярдно топче: ще забележите, че топчето предизвиква изкривяване на листа. Изкривяването е слабо в местата от листа, разположени далеч от топчето и по-силно в близост до него. Всъщност листът е леко разтегнат в областта близо до топчето. Този опит описва изкривяването на пространство-времето и как то се влияе от масата. Близо до маса пространство-времето се разтяга и изкривява. Близо до много голяма маса вдлъбнатината в пространство-времето е много дълбока и разтяганията са близо до точката на пречупване. Това означава, че когато пространство-времето се разтяга покрай една маса, се разтяга не само пространството, но и времето. В космоса най-масивните тела са черните дупки. Масата им е толкова голяма, че всяко нещо, което ги доближи, дори и светлина, попада в тях и никога не може да ги напусне. Именно тяхната огромна маса предизвика големи изкривявания в пространство-времето и тези изкривявания се предават като гравитационни вълни.

Повечето учени описват гравитационните вълни като „вълнички” или „накъдряния” във пространство-времето. Точно както лодката, която поражда вълни във водата, движещите се маси като звезди или черни дупки пораждат гравитационни вълни в тъканта на пространство-времето . По-масивният движещ се обект ще предизвиква по-силни вълни, а обектите които се движат много бързо, ще пораждат повече вълни за определен период от време. Гравитационните вълни обикновено се пораждат от взаимодействие между две или повече компактни маси като орбитиращи една около друга неутронни звезди, сливане на две галактики или черни дупки. Когато черните дупки, звездите или галактиките орбитират една около друга, изпращат вълни от „гравитационна радиация”. Разпространявайки се почти със скоростта на светлината и пътувайки през материята, тяхната сила отслабва пропорционално на изминатото разстояние от източника. Гравитационна вълна, достигнала до Земята, ще предизвиква невероятно малки разтягания и свивания на пространството. Затова не е чудно, че тези вълни се откриват много трудно.

За откриването на гравитационните вълни се използват инструменти, наречени интерферометри, способни да улавят подобни малки изменения. Тези инструменти могат да бъдат както наземни, така и в орбита. За целта се използват няколко компактни маси, разположени на големи разстояния една от друга, а лазери извършват постоянни измервания на разстоянието между всяка една от масите. Масите се движат свободно, така, че когато премине гравитационна вълна, разстоянието между тях се изменя. Лазерите записват това изменение в разстоянието и регистрират преминаването на гравитационна вълна. Колкото по-голямо е разстоянието между масите, толкова по-чувствителни са лазерите към малки изменения. В момента съществуват няколко наземни детектора в действие или в процес на завършване, включително LIGO (САЩ), VIRGO (Италия/Франция), GEO (Германия/Великобритания) и TAMA (Япония). Запланувано е космическата обсерватория LISA на NASA да започне своята дейност през 2011 г.