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Gravitationswellen

Gravitationswellen

Einige von Einstein 1915 formulierte Gleichungen sagten die Existenz eines Phänomens namens voraus Gravitationswellen. Ende 2015 wurden diese Wellen direkt erfasst.

Wir alle wissen, was die Wellen sind. Zum Beispiel solche, die sich in einem Teich mit stillem Wasser bilden, wenn ein Stein geworfen wird.

In der Relativitätstheorie, Einstein demonstriert, dass Raum und Zeit nicht unabhängig voneinander sind, sondern eine einzigartige Einheit bilden Raumzeit. Wenn wir uns vorstellen, dass diese beiden Variablen zusammen eine zweidimensionale flache elastische Membran bilden, können wir vermuten, dass sich die Raumzeit bei Vorhandensein einer Masse "verformt", wie es eine normale Membran unter dem Gewicht einer Billardkugel tun würde.

Jedes andere Objekt mit Masse bemerkt diese Verformung und ist gezwungen, andere Wege zu gehen, als wenn die Membran nicht verformt wäre. Der Effekt oder die Konsequenz dieser gekrümmten Geometrie der Raumzeit ist der Schwerkraftund so gelingt es der Relativitätstheorie, das Berühmte zu erklären universelle Gravitation entdeckt von Newton.

Wie entstehen Gravitationswellen?

Beschleunigte massive Körper produzieren Schwankungen in der Raum-Zeit-Struktur, die sich wie eine Welle durch das Universum ausbreitet. Dies sind die Gravitationswellen, die von Einstein geplant und jetzt entdeckt wurden.

Nur außergewöhnliche Ereignisse in kosmischen Objekten mit großen Massen wie Neutronensternen, Gammastrahlen oder Schwarzen Löchern können Wellen mit genügend Energie erzeugen, um erkannt zu werden. Ereignisse, die so mächtig sind wie zum Beispiel die Explosion einer riesigen Supernova oder die Verschmelzung zweier schwarzer Löcher.

Gravitationswellen verkürzen die Raumzeit in eine Richtung, verlängern sie in die andere und breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus. Nichts hält sie auf oder reflektiert sie; Im Gegensatz zu Licht und anderen elektromagnetischen Wellen spielt es daher kaum eine Rolle, wie viele Objekte sich auf ihrem Weg befinden, bis sie die Erde erreichen.

Warum sind sie wichtig? Einige Ereignisse im Universum sind nur sehr schwer direkt zu erkennen. Beobachten Sie zum Beispiel schwarze Löcher, die kein Licht aussenden. Sie können jedoch manchmal Gravitationswellen aussenden, beispielsweise wenn zwei von ihnen kollidieren und miteinander verschmelzen. Dies geschah, als zum ersten Mal Gravitationswellen festgestellt wurden. Sie können uns sogar erklären, was in der ersten Sekunde des Universums, kurz nach der, passiert ist Urknall. Es bleibt zu hoffen, dass diese Entdeckung dazu beiträgt, einige der großen Unbekannten zu verstehen, die Physik und Astronomie noch im Sinn haben.

Wie werden sie erkannt?

Das als LIGO bekannte Advanced Observatory of Gravitational Wave Laser Interferometry bestand aus zwei Detektoren, die 2015 in den Bundesstaaten Washington und Louisiana einen Abstand von 3.000 Kilometern aufwiesen. Jeder Detektor bestand aus zwei vier Kilometer langen Laserstrahlen, die rechtwinklig angeordnet waren. Wenn eine Gravitationswelle auftritt, verlängert sich einer dieser Lichtstrahlen, während sich der andere verkürzt. LIGO kann Unterschiede von einem Zehntausendstel des Durchmessers eines Atomkerns erkennen.

Das erste Signal wurde am 14. September gleichzeitig an den beiden Detektoren erfasst. Es entstand aus einer Verschmelzung von 1,3 Milliarden Lichtjahren und bestand aus der Kollision von zwei Schwarzen Löchern, deren Masse das 29- und 36-fache der der Sonne betrug. Die beiden Löcher verschmolzen zu einem und setzten eine Energie frei, die drei Sonnenmassen entspricht , die in Form von Gravitationswellen entlassen wurde. Als diese Wellen uns 1,3 Milliarden Jahre später erreichten, verursachten sie eine sehr geringe Störung der Raum-Zeit, die für alle unmerklich war, aber für die sehr hohe Empfindlichkeit von LIGO ausreichte.

Die Wissenschaftler Rainer Weiss, Barry Barish und Kip Thorne haben für ihre Arbeiten am Gravitationswellendetektor LIGO den Nobelpreis für Physik 2017 erhalten. Die Jury hat sie für eine Entdeckung ausgezeichnet, die die Welt erschütterte. Die drei amerikanischen Physiker erhielten auch den Princess of Asturias Award für ihre entscheidende Arbeit bei der Erfassung dieses Phänomens mit dem Gravitationswellenlaser-Interferometrie-Observatorium.

Die UIB-Gruppe für Relativitätstheorie und Gravitation ist in Spanien ein Pionier bei der Untersuchung von Gravitationswellen. Auf deiner Seite Die Symphonie des Universums Sie bieten Informationen und Ressourcen zu diesem Thema.

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Video: Gravitationswellen nachgewiesen! Einstein hatte Recht! - Gravitations-Astronomie (Oktober 2020).