Рубрика «гравитационные волны»

Какие протоколы коммуникаций могут быть у продвинутых цивилизаций, кроме радиосвязи? - 1
Ускорители частиц вокруг нейтронной звезды в конструкции галактического маяка. Источник: A Neutrino Beacon. A. A. Jackson, arXiv:1905.05184

Поиск внеземной жизни и установление контакта — одна из самых важных задач, которые стоят перед человечеством. Согласно известному уравнению Дрейка, крайне маловероятно, что появление разумной жизни в бесконечной Вселенной — единичное событие. То есть цивилизаций должно быть очень много, в том числе и технологически развитых.

Но при этом возникает парадокс Ферми:

С одной стороны, выдвигаются многочисленные аргументы за то, что во Вселенной должно существовать значительное количество технологически развитых цивилизаций. С другой стороны, отсутствуют какие-либо наблюдения, которые бы это подтверждали. Ситуация является парадоксальной и приводит к выводу, что или наше понимание природы, или наши наблюдения неполны и ошибочны. Как сказал Энрико Ферми: «ну, и где они в таком случае?»

Кажется, на этот вопрос есть разумный ответ.
Читать полностью »

А разве у них есть поверхность? Ведь все привыкли к представлению о черной дыре как о сингулярности скрытой от нашего взора горизонтом события. Впрочем, исследуя термодинамику черных дыр, физики давно пришли к выводу, что они ведут себя не как трехмерные, а как двухмерные объекты. Например, количество составных частей черной дыры как термодинамической системы, пропорционально квадрату радиуса горизонта события, а не его кубу. Но данный «прозрачный намёк» принято относить скорее к проблемам, таким как: Куда девается информация провалившаяся за горизонт события? Если из двух квантово запутанных частиц одна пересекла горизонт события, то с чем запутана оставшаяся?

Однако показать, что такая поверхность вполне материальна, можно используя известные эффекты теории относительности. Так, с точки зрения неподвижного внешнего наблюдателя, никакой падающий в черную дыру объект никогда не пересечет горизонт события, потому что по мере приближения к нему, время в системе отсчета, связанной с объектом, будет замедляться относительно внешнего наблюдателя из-за того, что в гравитационном поле вблизи массивных тел, время даже для неподвижных тел течет медленнее, чем вне поля. Скорость такого объекта относительно внешнего наблюдателя сначала нарастает, а затем замедляется. При приближении к горизонту события время для такого объекта почти остановится, поэтому для того чтобы преодолеть остаток пути с точки зрения внешнего наблюдателя ему потребуется бесконечно большой промежуток времени.
Читать полностью »

Два года назад, листая старую тетрадь с вычислениями, я наткнулся на явную ошибку в одном уравнении. Находясь в совершенном ужасе — это уравнение-то было опубликовано в научном журнале месяцем ранее, — бросил все дела и стал срочно переделывать расчет. И ошибка никуда не делась.

Как я публиковал научную статью в Nature - 1

Как баг превратился в фичу, о научном прогрессе и всех приключениях в попытках опубликоваться в Nature. Спойлер: почти получилось.

Читать полностью »

Мы недавно сделали эксперимент по проверке нового подхода к снижению квантовых шумов в LIGO и написали статью про это, смотрите на arXiv: «Demonstration of interferometer enhancement through EPR entanglement». А тут я расскажу, какие такие квантовые шумы в LIGO, как их можно снизить, и при чем тут квантовая запутанность и сжатый свет.

Как квантовая запутанность поможет в детектировании гравитационных волн - 1

Читать полностью »

Спросите Итана: если свет сжимается и расширяется вместе с пространством, как мы можем засечь гравитационные волны? - 1
Вид с воздуха на детектор гравитационных волн Virgo, расположенный в муниципалитете Кашина близ города Пиза в Италии. Virgo – это гигантский лазерный интерферометр Майкельсона с плечами длиной по 3 км, дополняющий два одинаковых детектора LIGO длиной по 4 км.

За последние три года у человечества появился новый тип астрономии, отличающийся от традиционных. Для изучения Вселенной мы уже не просто ловим свет телескопом или нейтрино при помощи огромных детекторов. Кроме этого, мы также впервые можем видеть рябь, присущую самому пространству: гравитационные волны. Детекторы LIGO, которые теперь дополняет Virgo, и скоро будут дополнять ещё KAGRA и LIGO India, обладают чрезвычайно длинными плечами, которые расширяются и сжимаются при проходе гравитационных волн, выдавая обнаруживаемый сигнал. Но как это работает? Наш читатель спрашивает:

Если длины волн света растягиваются и сжимаются вместе с самим пространством-временем, как LIGO может обнаружить гравитационные волны? Они ведь расширяют и сжимают два плеча детектора, поэтому волны внутри них тоже должны расширяться и сжиматься. Разве укладывающееся в плечо количество длин волн не будет оставаться постоянным, в результате чего интерференционная картина не будет меняться, и волны будет нельзя засечь?

Это один из самых распространённых парадоксов, которые представляют себе люди, размышляющие о гравитационных волнах. Давайте разберёмся и найдём ему решение!
Читать полностью »

Длиннее, мощнее, точнее — Европа собирается построить гравитационно-волновой детектор нового поколения под названием Einstein Telescope.

Einstein Telescope: детектор гравитационных волн нового поколения - 1
Einstein Telescope концепт-арт, credit: www.gwoptics.org

Детектор LIGO только-только начал работать пару лет назад, и даже еще не достиг запланированной чувствительности. Однако ученым очевидно, что чувствительности LIGO будет недостаточно для настоящей гравитационно-волновой астрономии.

Я расскажу о том, что ограничивает LIGO, и как подземный криогенный детектор в 2,5 раза длиннее LIGO сможет обойти эти ограничения.

Читать полностью »

Как же LIGO может регистрировать гравитационные волны, если они растягивают свет вместе с пространством между зеркалами?

Как LIGO может увидеть гравитационные волны, если в ОТО свет растягивается вместе с пространством? - 1

Этот вопрос непременно возникает, когда заходит разговор о детектировании гравитационных волн (ГВ). Обычно аргумент приводят такой: мы знаем, что есть гравитационное красное смещение, т.е. гравитация растягивает длины волн. Разумно предположить, что в LIGO свет тоже будет растягиваться, и длины волн, которые мы используем как «линейку» для измерения расстояния между зеркалами, растянутся в той же мере, что и само расстояние. Как же можно тогда пользоваться интерферометром для измерения гравитационных волн?

Представим возможные ответы на него:

  1. ГВ не влияют на свет, так что вопрос не имеет смысла.
  2. ГВ растягивают длину волны света, но очень слабо, так что мы не замечаем.
  3. Это не имеет значения, принцип детектирования не чувствителен к длине волны.
  4. Детекторы на самом деле и не работают.

Читать полностью »

Две команды исследователей значительно продвинулись к доказательству гипотезы стабильности чёрных дыр, важнейшей математической проверке Общей теории относительности Эйнштейна.

Для проверки уравнений Эйнштейна необходимо проткнуть чёрную дыру - 1

В ноябре 1915 года на лекции в Прусской академии наук, Альберт Эйнштейн описал идею, перевернувшую представление человечества о Вселенной. Вместо того, чтобы принимать геометрию пространства и времени фиксированной, Эйнштейн объяснил, что мы живём в четырёхмерной реальности под названием пространство-время, чья форма колеблется, реагируя на материю и энергию.

Эйнштейн подробно расписал эту важную идею в нескольких уравнениях, называемых "уравнениями Эйнштейна" (или уравнениями гравитационного поля), формирующих ядро его ОТО. Эту теорию подтвердили все экспериментальные проверки, которым она подвергалась в следующее столетие.
Читать полностью »

Спросите Итана: может ли материя убежать из-за горизонта событий во время слияния чёрных дыр? - 1
У чёрных дыр должны быть аккреционные диски, с которых в них падает материя, и после пересечения горизонта событий у материи уже не должно быть способа выбраться обратно. Может ли что-то повлиять на этот порядок вещей?

Единожды попав за горизонт событий чёрной дыры, выбраться уже не получится. Нет такой скорости, которая помогла бы выбраться оттуда, для этого не хватит даже скорости света. Но, согласно общей теории относительности, пространство в присутствии массы и энергии искривляется, а слияние чёрных дыр – один из наиболее экстремальных вариантов в природе. Есть ли возможность упасть в ЧД, пересечь горизонт событий, а затем убежать оттуда, пока этот горизонт искажается в результате массивного слияния? Такой вопрос возник у нашего читателя:

Если две ЧД объединятся, возможно ли, чтобы материя, находящаяся внутри горизонта событий одной из ЧД, смогла убежать оттуда? Может ли она убежать и переместиться в другую, более массивную ЧД? А убежать сразу за пределы обоих горизонтов?

Идея, конечно, безумная. Но достаточно ли она безумна, чтобы сработать? Давайте выясним.
Читать полностью »

Слияние нейтронных звёзд поставило крест на альтернативах тёмной материи и тёмной энергии - 1
В последние моменты слияния две нейтронные звезды не просто испускают гравитационные волны – происходит взрыв катастрофической мощности, отзывающийся по всему электромагнитному спектру. Разница во времени прибытия между светом и гравитационными волнами позволяет нам многое узнать о Вселенной

Спросите астрофизика о величайшей загадке Вселенной на сегодня – и два наиболее частых ответа будут «тёмная материя» и «тёмная энергия». То, из чего состоит всё на нашей Земле, атомы, которые в свою очередь состоят из фундаментальных частиц, составляют лишь 5% бюджета космической энергии. И либо 95% энергии Вселенной содержится в двух этих формах, в форме тёмной материи и тёмной энергии, которые по сию пору не наблюдались напрямую, либо с нашим представлением о Вселенной что-то кардинально не так. Альтернативы этим теориям исследовали достаточно долго, и различные их варианты проводили к немного различным физическим последствиям. После того, как мы впервые пронаблюдали слияние нейтронных звёзд и приняли сигналы в виде гравитационных волн и света довольно широкого спектра, огромная часть этих альтернатив была отвергнута. Тёмная материя и тёмная энергия выдержали проверку экспериментом.
Читать полностью »


https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/3.4.1/jquery.min.js