Kütleçekimsel dalgaların ilk gözlemi

Kütleçekimsel dalgaların ilk gözlemi 14 Eylül 2015 tarihinde meydana geldi. Bu gözlemin açıklanması ise LIGO ve  iş birliği ile "kütleçekimsel dalgaların bulunuşu" şeklinde 11 Şubat 2016 tarihinde açıklandı. Bundan önce kütleçekimi dalgalarının varlığı, ikili yıldız sistemlerinde atarcaların zamanlamalarının üzerindeki etkileri yoluyla, sadece dolaylı olarak anlaşılmaktaydı. Her iki LIGO gözlemevi tarafından da tespit edilmiş olan yerçekimi dalgaları, yaklaşık 36 ila 29 güneş kütlesi arasında kütlesi bulunan iki kara deliğin ve sonraki "zil susturma" tek ortaya çıkan siyah bir çift içe spiral ve birleşme kaynaklanan bir yerçekimsel dalga için karadelik, genel görelilik öngörüleriyle eşleşti. Sinyalin adı ("Yerçekimi Dalgası" ve gözlem tarihi itibaren) GW150914 olarak seçildi[NOT 2]. LIGO tarafından yapılan bu gözlem, iki çok büyük kütleye sahip karadelik sisteminin varlığını kanıtlayan ve bu tür birleşmelerin ise evrenin şimdiki yaşı içerisinde oluşabileceği gerçeğini gösteren nitelikte bir gözlem oldu. Aynı zamanda bu olay, ikili karadelik birleşmesinden oluşan bir sistemin tarihteki ilk gözlemi olarak da kabul edilmektedir.

Bu ilk gözlem birçok nedenden dolayı kayda değer bir başarı olarak dünya çapında bildirilmiştir. Doğrudan bu dalgaların varlığını kanıtlamak için sarfedilen çabalar elli yılı aşkın bir süredir devam etmekteydi ve dalgalar hakkında, Albert Einstein, onların herhangi bir zamanda tespit edilebilir olduğuna dair şüpheleri vardı ki, gerçekten tespit edilme ihtimalinin bu kadar az olduğuna inanılıyordu. GW150914 sarsıntılı birleşme tarafından verilen dalgalar orantılı bir protonun genişliğinin binde birinin, 4 kilometrelik LIGO kol uzunluğu değişmiş uzay içinde bir dalgalanma gibi, Güneş sisteminin dışına bir saç teli kadar yakın yıldızlarla mesafeyi değiştirilmesine eşdeğerdir ki Dünya'ya ulaşması, çok daha zor bir ihtimaldir. Bu arada spiral ve birleştirilmiş olarak ikili karadelik tarafından yayımlanan enerji 3.0 (artı ya da eksi) 0.5 c² enerjisiyle, muazzam  güneş kütlesi (toplam olarak 5.3 (artı ya da eksi) 0.9, -0.8 × 10⁴⁷ joule) yaklaşık  bir zirve emisyon oranı ulaşan yerçekimi dalgaları olarak yayılan 3.6 (artı ya da eksi) 0.5, -0.4 × 10⁴⁹ watt 'tır- Gözlemlenebilir evrendeki tüm yıldızlar tarafından yayılan tüm ışığın kombine gücünden çok daha büyük bir enerji seviyesidir bu enerji seviyesi. 

Gözlem, genel görelilik kalan son kanıtlanmamış tahmini doğrulamaktadır ve ( olarak da bilinir) büyük ölçekli kozmik olaylar bağlamında uzay-zaman bozulma tahminlerini doğrular. Aynı zamanda daha önce mümkün olmayan şiddet astrofizik olaylarının gözlemlerini sağlamak ve potansiyel evrenin çok erken tarihin doğrudan gözlem sağlayacak yerçekimsel dalga ise, astronomide yeni bir çağın açılışını olarak takdim edildi.

Yerçekimsel dalgalar

Kara delik ikili sistem GW150914 son Inspiral, birleşme ve zil susturma sırasında uzay-zaman ve üretilen yerçekimsel dalgaların çözgü gösteren video simülasyonu.

Albert Einstein, 1916 yılında öne sürdüğü genel izafiyet teorisinide, yerçekimsel dalgaların varlığını öngörmüştü. Genel görelilik ilkesine göre, uzay-zamandaki eğrilikler, yerçekimi kuvveti olarak algılanmaktadırlar. Bir yörüngede hareket eden aşırı kütleli ve enerjili nesnelerin, yerçekimi dalgası biçiminde enerji kaybedecekleri tahmin edilmiştir.

Yerçekimi dalgaları güçlü olacağını bir olgu gibi nötron yıldızları ya da kara delikler olarak iki birleşme son anlarında olduğunu. milyonlarca yıllık bir zaman dilimi içinde, ikili nötron yıldızları ve ikili kara delikler büyük ölçüde yerçekimsel dalgalar aracılığıyla, enerji kaybeder ve bunun sonucu olarak, birbirlerine dönük giderek sönümlenen sarmal bir devinimde bulunurlar. Bu sürecin çok sonunda, iki nesne aşırı hızlara ulaşacak ve onların birleşme saniyenin son kısmını kendi kütlesinin önemli bir miktar teorik yerçekimsel enerjiye dönüştürülür olacağını ve yerçekimsel dalgalar olarak dışa yolculuk tespiti için her zamanki şansı daha yüksek. küçük evrende kompakt çiftlerin sayısı hakkında bilinen ve son aşama çok yavaş olabilir. Ancak, bu tür olaylar ortaya çıkabilirliğinin ne kadar sık olduğuyla ilgili bir kesinlik yoktur.

Gözlem

Nihai Inspiralin, birleşmesi ve zil susturmasının son 0.33 saniye boyunca yakındaki bir gözlemci tarafından görüldüğü gibi kara delik ikili sistemi GW150914'ün yavaşlatışmış hareket bilgisayar simülasyonu. Kara deliklerin arkasında yıldız alan ağır bozulumu ve döndürmek ve kendisi bozulumumu ve dönen karadelikler, etrafında sürüklenen uzay-zamanı olarak, bağlı aşırı yerçekimi mercekleme tarafından, hareket görünür ediliyor.

Yerçekimsel dalgaların gözlemleri ve tespiti, LIGO gibi yeryüzündeki enstrümanlar ya da Elisa gibi yirmi yıllık uzay araçları tarafından, üzerinde etkili dalgaların, etkilerinin gözlemlenmesiyle ve doğrudan uzaktaki nesneleri dalgaların etkilerini gözlemlenmesiyle ve bunların olası nedeni düşüldükten veya dolaylı olarak, ya yapılmış ya da en azından yapılabilir.

Dolaylı gözlemi

Yerçekimsel dalgaların kanıtı ilk kez, yıldızlarından biri dönerken hassas, içinde düzenli aralıklarla radyo frekanslarında darbeleri yayan bir pulsar olduğu çift nötron yıldızı sistemi PSR B1913+16'nın hareketi sayesinde, alınan veriler sonucunda, 1974 yılında varıldı. Yıldızları keşfeden Russell Hulse ve Joseph Taylor, aynı zamanda, zamanla bakliyat sıklığı kısaltılmış ve yıldıların yavaş yavaş yerçekimi tarafından yayılan dalgaların olacağını tahminiyle, enerjilerin, yakından anlaşılan bir enerji kaybı ile birbirlerine doğru helezonik olduğunu gösterdi. Bu iş için, Hulse ve Taylor'a 1993 yılında Nobel Fizik Ödülü verildi. Birden fazla sistemlerde, bu pulsar gözlemlerin devam etmesiyle birlikte (örneğin çift pulsar sistemi PSR J0737-3039 gibi) ve diğerleri de yüksek hassasiyet Genel Görelilikle ters düşmediği gözlemlendi. 

Doğrudan gözlemi

LIGO Hanford'un Kuzey kolu. Kütle-çekimsel dalga detektörü

Direkt olan yapılan gözlemlemeler sonucunda, yerçekimsel dalgaların varlığının çok fazla on yıl almış olma ihtimalinin olmadığı tahmim edildi. Onlar yüzünden algılanan ve Dünya'nın her yerinde mevcut titreşimlerin, arka planının ayrılması gereken ufacık etkileri tahmin edilmeden önce yerçekimi dalgalarının doğrudan gözlemi, uzun yıllardır mümkün değildi. Interferometry denen bir teknik 1960'larda öne sürüldü ve sonunda teknoloji makul olmadığı için, bu teknik için yeterince geliştirilememiştir.

LIGO tarafından kullanılan mevcut yaklaşımda, bir lazer ışını ikiye bölünmüş ve iki yarısı farklı yollarda seyahat ettikten sonra tekrar birleşmişlerdir. Yolların uzunluğu veya ikiye bölünmüş kirişler için alınan zaman değişiklikler, onlar "vuruş" olarak ortaya çıkar ve birleştikleri noktaya ulaşmalarına ise, yerçekimi dalgalarının geçerlerkenki etkisi neden oldu. Böyle bir teknik, iki yollarda da alınan mesafe ya da süre, minik değişikliklere son derece duyarlıdır. Tek bir protonun büyüklüğünün, çok küçük bir bölümünü - - Teorik olarak, kollarıyla bir "interferometre" (uzunluğu yaklaşık olarak 4 kilometredir) uzay-zaman değişimi  olacağını başka bir yerden Dünya'ya geçtiği güçte bir yerçekimsel dalga olarak ortaya çıkarmaya yetkindir. Bu etki herkes ve (örneğin; , ve planlanan ve detektörleri gibi benzer büyüklükteki diğer interferometreler hariç) gezegendeki başka herhangi bir cihazla algılanamaz olacaktır. Herhangi bir yerçekimsel dalga, aranan sinyallerle gürültüyü ayırt edilmesi için, izin genellikle hem mevcut olmaz hem de rahatsızlık başka türlüdür fakat bu iki ayrı tespit olurdu çünkü pratikte en az iki interferometrelere ihtiyaç duyulacaktır. Bu proje sonunda Lazer Interferometer Yerçekimi-Dalga Gözlemevi (LIGO) olarak 1992 yılında kuruldu. Orijinal aletler yaklaşık 10 kat orijinal duyarlılık artışına denk gelen duyarlılığa, 2010 ve 2015 yılları arasında (Gelişmiş LIGO kadar) yükseltilmiştir. 

LIGO, ayrı bulunduğu ağızdan, iki yerçekimsel dalga gözlemevleri, 3002 km (1865 mil) çalışır: Livingston, Louisiana LIGO Livingston Gözlemevi (30 ° 33'46.42 "N 90 ° 46'27.27" W) ve LIGO Hanford Rasathanesi, Richland, Washington yakınlarındaki DOE Hanford Sitesi (46 ° 27'18.52 "N 119 ° 24'27.56" W) üzerinde. onların kollarının uzunluğu minik kaymalar sürekli karşılaştırılır ve eşzamanlı ortaya görünen önemli desenler diğer bazı sebep sorumlu olsaydı yerçekimi dalgası tespit veya olabilir belirlemek için takip edilir.

2002 ve 2010 yılları arasında ilk LIGO işlemleri yerçekimsel dalgalar olarak teyit edilebilir istatistiksel olarak anlamlı olayları tespit edemedik. dedektörleri çok gelişmiş "Gelişmiş LIGO" sürümleri tarafından değiştirildi ise bu çok yıllık kapandıktan izledi. 2015 Şubat ayında, iki gelişmiş dedektörler, 18 Eylül 2015 tarihinde başlayacak olan resmi bilim gözlemleriyle, mühendislik moduna getirildi.

LIGO tarafından geliştirilmekte ve ilk gözlemler boyunca, sahte yerçekimi dalga sinyallerinin birkaç "kör enjeksiyonları" Böyle sinyalleri tespit araştırmacılar yeteneğini test etmek için getirilmiştir. Kör enjeksiyonlarının etkinliğinin korunması için, sadece dört LIGO bilim adamları bu tür enjeksiyonlar oluştuğu biliyordu ve bu bilgi bir sinyal iyice araştırmacılar tarafından analiz edilmiştir ettikten sonra ortaya çıktı. GW150914 tespit edildiğinde böyle testler, ancak, Eylül 2015 yılında gerçekleşen bulundu.

GW150914 olayı

Olayın algılaması

GW150914 tamamen faaliyeti vardı, yani 2015 LIGO dedektörleri "mühendislik modunda" faaliyet gösteren 14 Eylül'de 09:50:45 UTC Hanford, Washington eyaleti ve Livingston, Louisiana, ABD, LIGO dedektörler tarafından tespit edildi ama henüz resmi bir "araştırma" aşamasını (18 Eylül üç gün sonra başlaması nedeniyle olduğu) başlamamıştı, bu yüzden başlangıçta sinyaller gerçek tespitler veya test amaçlı simüle veri olup olmadığı o tespit edilmiştir için önce bir soru vardı bu test değildi.

Cıvıltı sinyali 0,2 saniyeden fazla süren ve 250 Hz 35 Hz yaklaşık 8 döngü içinde frekans ve genlik arttı. Sinyal duyulabilir aralığında ve bir kuşun "cıvıltı" benzeyen olarak tarif edilmiştir; astrofizikçiler ve diğer ilgili taraflar dünyada heyecanla keşif duyuru üzerine sosyal medyada sinyali taklit ederek yanıt verdi. (Frekans artışları her yörünge hızlı birleştirmeden önce son anlarında önce bir daha belirgin olduğu için.)

Olası bir algılama belirtilen tetikleyici dedektörleri gelen verilerin hızlı bir başlangıç analizi sağlayan hızlı ('çevrimiçi') Arama yöntemleri kullanarak, sinyalin edinimi üç dakika içinde rapor edilmiştir. 09:54 UTC de ilk otomatik uyarı sonra, iç e-postalarına, bir dizi hiçbir tarifeli veya tarifesiz enjeksiyonlar yapıldığını doğruladı ve veri temiz görünüyordu. Bundan sonra, işbirlikçi takımın geri kalanı hızla geçici tespiti ve parametrelerin farkında yapıldı. 

Daha detaylı istatistiksel sinyal analizi ve çevredeki verilerin 16 gün 12 Eylül ila 20 Ekim 2015, 5.1 üzerinde sigma bir önemi ya da 99,99994% bir güven düzeyine sahip, gerçek bir olay olarak GW150914 belirledi. Sorumlu dalga zirveleri onlar Hanford geldi yedi milisaniye önce Livingston görülmüştür. Gravitasyonel dalgalar ışık hızında yaymak ve eşitsizlik iki site arasındaki ışık seyahat süresi ile tutarlıdır. Dalgalar bir milyardan fazla yıldır ışık hızında seyahat etmişti. .

Etkinliğin zamanda, (Pisa, İtalya yakınında) Başak yerçekimi dalga dedektörü çevrimdışı ve bir yükseltme geçiyor vardı; online olmuştur muhtemelen de büyük ölçüde olay konumlandırma düzeldi sinyali tespit etmek için yeterince hassas olurdu vardı. (Hannover yakınlarındaki, Almanya) GEO600 sinyali tespit etmek için yeterince hassas değildi. Sonuç olarak, bu detektörlerin ne LIGO dedektörleri ile ölçülen sinyalin teyit başardı.

Astrofiziksel kökeni

Yerçekimi dalgaları yayan kara deliklerin birleşmesini gösteren simülasyon

Olay bir parlaklık mesafede oldu 0.09 + 0.03 bir kozmolojik kırmızıya kayma (sinyalin genliği ile belirlenir) 410 (+ 160, -180) megaparsecs veya 1,3 ± (0,6-0.04 (% 90 güvenilir aralıklar)) milyar ışık yılına tekabül eder. Olayda kırmızıya kayma ile birlikte sinyalin analizi, kitleler ile iki kara deliklerin birleşmesi ile üretilen olduğunu ileri sürdü 62 ± 4 güneş kütlesi kadar bir birleşme sonrası kara delik sonuçlanan 36 (+ 5 - 4) katı kadar kez ve (kaynak çerçevede) Güneş'in 29 ± 4 katı kadar kitlesindedir. Eksik kütle-enerji 3.0 (± 0.5) Güneş kitlesi kadar, yerçekimsel dalgalar şeklinde uzağa yayıldı  .

Gözlemlenebilir evrendeki tüm yıldızlar tarafından yayılan bütün ışığın kombine gücünden daha 50 kat daha fazla - birleşme son 20 milisaniye boyunca yayılan yerçekimsel dalgaların gücü yaklaşık 3.6 × 10⁴⁹ watt zirve yaptı..

Saptanabilir sinyalin 0.2 saniyelik süre boyunca, kara deliklerin göreceli teğet (yörüngede) hızı ışık hızının %60 ila %30 katına yükselmiştir. 75 Hz (yerçekimi dalga frekansının yarısı) yörünge frekansı, nesneleri birleştirilmiş ve o zaman sadece 350 km uzaklıkta birbirlerinin yörüngelerindeymiş anlamına gelir. Sinyalin kutuplaşmaya faz değişimleri nesnelerin yörünge frekans hesaplama izin ve genlik ve sinyal deseni ile birlikte ele alındığında, onların kitleler ve bu nedenle aşırı nihai hızları ve yörünge ayırma (dışında mesafe) onlar birleşti zaman hesaplanmasını sağladı. Bu bilgiler, bu kitlelerle bilinen nesnelerin başka türlü fiziksel olarak daha büyük olan ve bu nedenle bu noktaya önce birleştirilen ya da böyle küçük bir yörüngede böyle hızları ulaşmış olmazdı olurdu nesneler, kara delikler olması gerektiğini gösterdi. nötron yıldızlarının bir çift egzotik sürece (birleşme için hesap için yeterli kütleye sahip olmazdı böylece gözlemlenen en yüksek nötron yıldızı kütle, üç güneş kütlesine istikrarlı bir nötron yıldızının kütlesi için muhafazakâr bir üst limit olan iki güneş kütlesi olduğunu bir kara delik-nötron yıldızı çifti çok yüksek değildi son yörünge frekansı ile sonuçlanan, erken birleşti olurdu iken alternatifleri,) yıldızlı bozonu, örneği vardır.

Bu son birleştirilmiş konfigürasyona rahatlamış gibi doruğa ulaştıktan sonra dalga biçiminin çürümesi bir kara deliğin sönümlü salınımlar ile uyumlu idi. Kompakt çiftlerin spiral olmayan hareketleri sonrası, Newton hesaplamalarından daha iyi tanımlanmış olmasına rağmen, güçlü çekim alanı birleşme aşaması sadece büyük ölçekli sayısal görelilik simülasyonları tarafından tam genelliği çözülebilir.

Birleşme sonrası nesne 0.67 (+ 0.05, -0.07) olan bir spin parametresi ile dönen, Kerr kara deliği olduğu düşünülmektedir, Yani kütlesi için mümkün olan maksimum açısal momentum 2/3 olandır.

Gökyüzündeki konumu

Yerçekimsel dalga cihazları mekansal sinyalleri çözmek için çok az yeteneği ile bütün gökyüzü monitörler bulunmaktadır. Bu tür araçların bir ağ nirengi ile gökyüzünde kaynağını bulmak için gereklidir. gözlemsel modunda sadece iki LIGO enstrümanları ile, GW150914 kaynak konumu sadece gökyüzünde bir yay ile sınırlı olabilir. Bu 6.9 + 0.5 analizi yoluyla yapıldığını -0.4 Ms hem dedektörleri arasında genlik ve faz tutarlılık ile birlikte zaman gecikmesi. Bu analiz kaba yönü (ama çok daha uzak) Macellan Bulutların, Güney Göksel yarım kürede başta bulunan% 90 olasılık ile% 50 ya da 590 deg² bir olasılık ile 140 deg² güvenilir bir bölgeyi üretti.

Eş zamanlı gama ışını gözlem

Fermi Gama-ışını Uzay Teleskobu üzerinde Gama-Işını Burst Monitör (GBM) enstrüman LIGO olayından sonra 0.4 saniye başlamış ve LIGO gözlem bu çakışan bir pozisyonel belirsizlik bölgesini vardı 50 keV üzerinde bir patlamadan, zayıf bir gama ışını algıladı. Bu iki gözlem aynı olay olduğu belli değil ve GBM olay muhtemelen sadece gürültü olabilmesine rağmen, Fermi takımı sadece 0.22% olarak bulunan bir tesadüf ihtimalini hesaplamışlardır.

Ancak, tüm gökyüzünde, SPI-ACS enstrümanları yoluyla, integral teleskobu kullanarak yapılan gözlemler, olaydan gama-ışını ve sert X-ışını emisyonunun enerji miktarı daha az bir kısımının yayılan enerjinin milyonda biri olduğunu göstermektedir. Sonuçta yerçekimsel dalgaların şekli, "Bu sınır olayı gözlemci yönelik önemli gama-ışını radyasyonu ile ilişkili olduğu ihtimalini dışlar." Fermi GBM tarafından gözlemlenen sinyal gerçekten astrofiziksel bir sinyal olsaydı, SPI-ACS arka planda, 15 sigma üzerinde öneme sahip bir tespit olurdu. AGILE uzay teleskobu da olayın bir gama ışını meslektaşı tespit edemedi.

Yerçekimi dalga olayı üretilen sanılan Çeşidi kara delik birleşme yıldız kütleli karadelik ikili konuyu yörüngedeki büyük miktarda olması beklenmemektedir gibi, gama ışını patlamalarını üretmesi bekleniyor değildir. Avi Loeb de büyük bir yıldız hızla dönen eğer, onun çöküşü sırasında üretilen merkezkaç kuvveti bir kara delik ikili hâline gelen bir dambıl konfigürasyonu ile maddenin iki yoğun kümeleri keser döner bar oluşumuna yol açacağı ile ilgili bir teori vardır ve yıldızın çöküşün sonu, bir gama ışını patlaması tetikler. , o yerçekimi dalgalarına göre yıldız, çapraz gama-ışını patlaması aldığı zamanın 0.4 saniye gecikmeli olduğunu göstermektedir..

Takip eden diğer gözlemler

Yeniden kaynak alan radyo kapsayan takip gözlemler tarafından hedef alındı; optik, yakın kızıl ötesi rastlantısal nötrinoları arar birlikte X-ışını ve gama ışını dalga boylarında. Ancak, LIGO henüz bilimsel çalıştırmaya yeni başlamıştı çünkü diğer teleskopların uyarıları gecikmeli gelmiştir.^{[kaynak belirtilmeli]}

ANTARES teleskop GW150914 500 saniye ± içinde hiçbir nötrino adayları algıladı. GW150914 ± 500 saniye içinde üç nötrino adayları belirledi. Bir olay kuzey gökyüzünde güney gökyüzü ve iki bulunmuştur. Bu arka algılama düzeyleri beklenti ile tutarlı olmuştur. Adayların hiçbiri birleşme olayının% 90 güven alanı ile uyumlu idi. Hiçbir nötrino rastlanmakla birlikte, bu tür gözlemlerin eksikliği yerçekimi dalga olayına bu türde bir nötrino emisyonu ile bir sınır sağladı.

Algılama bölgesinde yakındaki galaksilerin Misyonu tarafından gözlemler,olaydan iki gün sonra, herhangi bir yeni X-ışını, optik ya da ultraviyole ışın kaynakları tespit etmedi.

Duyuru

GW150914 duyuru kağıdı erişmek için tıklayın

Algılama duyurusu, , Rainer Weiss, ve Kip Thorne arasında ve Fransa'da, Cordova'da oluşan bir heyet ile, Washington D.C'de, , LIGO icra müdürü tarafından, Washington D.C'de bir basın toplantısında, 11 Şubat 2016 tarihinde yapılmıştır, müdürü. Barry Barish kamu duyuru ile eş zamanlı olarak bilimsel bir kitleye bu keşif ilk sunum yaptı.

İlk duyuru kağıdı, ilerideki kağıtları ile, Physical Review Letters basın toplantısında yayınlandıktan kısa bir süre sonra veya ön baskı şeklinde hemen kullanılabilir bir şekilde yayınlandı.

Ödüller ve tanınması

, Kip Thorne ve Rainer Weiss Mayıs 2016'da, tam bir işbirliği sonucu, özellikle de yerçekimi dalgalarının gözlemi için, temel Fizikte aldı. , Thorne, Weiss ve LIGO keşif ekibi de kozmoloji dalında  aldı.

Etkileri

Gözlem, yerçekimsel dalga astronomisi için yeni bir dönemin açılışı olarak lanse edildi. Bu algılama öncesinde, astrofizikçiler ve kozmolojistler ve parçacık benzeri varlıklar (kozmik ışınlar, yıldız rüzgârları, nötrinolar (görünür ışık, X-ışınları, mikrodalga, radyo dalgaları, gama ışınları dahil) elektromanyetik radyasyon dayalı gözlem yapmak mümkün olmuştu). Işık ve diğer radyasyon nesneleri birçok türde tarafından yayılan olmayabilir ve ayrıca örtülü ya da diğer nesnelerin arkasına gizlenmiş olabilir - bu önemli sınırlamaları vardır. Bu tür galaksiler ve bulutsular gibi nesneler de yeniden ışınım yayınladığı, emer ya da içinde veya arkalarındaki oluşturulan ışık değiştirebilir ve kompakt yıldız ya da egzotik yıldız sessiz, karanlık ve radyo madde içerebilir ve bunun sonucunda kendi varlığının çok az kanıt vardır olabilir onların yerçekimi etkileşimleri aracılığıyla başka şeylere dönüşebilir.

Gelecekteki ikili birleşme olayların tespiti için olan beklentiler

Gelişmiş LIGO öngördüğü, olmayabilir bazıları daha egzotik yerçekimi dalga kaynaklarının sayısı bilinmeyen, ek olarak, bir sonraki gözlem kampanyasında GW150914 gibi beş kara deliğin birleşme ve sonra 40 ikili yıldız birleşme her yıl tespit tahmin edilmektedir mevcut teorisi.

Planlanan yükseltmeler, GW150914 gibi olayları on kat ile tespit edilebildiği alanı hacmi genişletme, sinyal-gürültü oranı iki katına çıkması beklenmektedir. Ayrıca, Gelişmiş Virgo, ve Hindistan'da olası bir üçüncü LIGO dedektör ağını genişletmek ve önemli ölçüde pozisyon yeniden yapılanma ve kaynakların parametre tahminini geliştirmektir.

Gelişmiş Lazer Interferometer Uzay Anteni (ELISA) yerçekimi dalgalarını algılamak için önerilen bir uzay tabanlı gözlem misyonudur. Onlar yaklaşık 10 megaparsecs içinde varlarsa, bu gözlemevi için daha önceden bilinmeyen kaynaklardan bir sınıf sağlayan, birleştirme önce Elisa için önerilen hassasiyet aralığı ile GW150914 gibi birleştirme ile ikili, yaklaşık 1000 yıl saptanabilir olacaktır. LISA Pathfinder Elisa teknoloji geliştirme misyonu, Aralık 2015 yılında başlatılmıştır.

Yıldız evrimi ve astrofizik için dersler

Kara deliklerin kütleleri, iki birleşme öncesi  yıldız evrimi hakkında bilgi vermektedir. Her ikisi de kara delikler önceden X-ışını ikili gözlemlerden anlaşılmaktadır edildi yıldız kütleli kara delikler, keşfedilen daha büyük. Bu onların progenitör yıldız yıldız rüzgârları nispeten zayıf olması gerektiğini ve bu nedenle metaliklik (hidrojen ve helyumdan daha ağır kimyasal elementlerin kütle fraksiyonu) yaklaşık yarım güneş değerinden daha az olması gerektiği anlamına gelir.

Birleşme öncesi kara delikler, sistem evrenin yaşı içinde birleştirmek için yeterli kompakt olduğunu yanı sıra aslında bir çift yıldız sisteminin mevcut olduğu gerçeği, nasıl bağlı, ikili yıldız evrimi veya dinamik oluşum senaryoları ya kısıtlar kara delik ikili kuruldu. kara deliklerin önemli bir kısmı, aksi takdirde bir ikili yıldız sisteminde oluşturan kara delik önce atılır olacaktır (çekirdek-çöküş süpernova olayı oluşumu bir kara delik kazandığı hızı) düşük doğum tekmeleri almalıdır ve GW gibi bir olay olur önlenebilir. Masif yıldızlı yüksek dönme ortak zarf aşamalarında bu tür ikili dosyalar, hayatta kalma, hayatta kalmak için gerekli olabilir. [açıklama belirtilmeli] En son kara delik modeli tahminler çoğunluğu bu eklenen kısıtlamaları ile uyumludur.^{[kaynak belirtilmeli]}

GW birleşme olayının keşfi, bu tür olayların oranı alt sınırı artar ve azalan olan 1 Gpc-3yıl⁻¹ çok düşük oranları (yılda gigaparsec küp başına bir olay) tahmini bazı teorik modeller idışladı. Analiz, ~ 140 Gpc⁻³yıl⁻¹  ila 17 (artı eksi +39,-13) GPC⁻³ yıl⁻¹ arası olduğunu ve GW150914 gibi etkinliklerde önceki üst sınır oranını düşürmekle sonuçlandı. 

Gelecekteki kozmolojik gözlem üzerine etkisi

Bir kara delik birleşme olayından yerçekimsel dalgaların dalga ve genlik ölçümüne olan uzaklığı mümkün olduğu kararını verir. Uzak kozmolojik olaylardan kara delik birleşme verilerinin birikimi evrenin genişlemesi ve etkileyen karanlık enerjinin doğası, tarihinin daha kesin modellerini oluşturmak için yardımcı olabilir.

En erken evrenin opak olmasının sebebi ise, kozmozun fazla enerjili olmasından dolayı çoğu maddenin iyonize olması ve yine bu yüzden gezinen serbest elektronların fotonları dağıtmasıdır. Ancak, bu donukluk (Onlar tespit edilebilir ise) bir pencere gibi görüntülenmesi, hâlen en erken zamanında evreni gözlemlemeye izin verir, o zaman yerçekimi dalgalarının etkileri olmaz. Yerçekimsel dalga astronomisi bu nedenle bir gün mümkün oldu. Hafif, radyo ve diğer elektromanyetik dalgala dayalı gözlem önce evrenin en erken tarihin doğrudan gözlemine izin verebilir.

Genel görelilik testleri

Birleşme sonrası kara deliğin olayla temel özellikleri, kütle ve spin, genel görelilik tahminleri aşağıdaki iki birleşme öncesi kara deliklerin ile tutarlı idi. Bu çok güçlü alan rejiminde genel görelilik ilk testtir. Hiçbir kanıt genel görelilik öngörüleri karşı kurulamaz.

Fırsat bu tür yerçekimi dalga ve kavisli uzay-zaman arka plan arasındaki etkileşimler tarafından üretilen kuyrukları gibi daha karmaşık genel görelilik etkileşimleri, araştırmak için bu sinyalde sınırlı kalmıştır. orta derecede güçlü bir sinyal de, ikili Pulsar sistemleri tarafından üretilene göre daha küçüktür. Gelecekteki güçlü sinyalleri, daha duyarlı dedektörler ile birlikte, yerçekimsel dalgaların karmaşık etkileşimlerini keşfetmeye yanı sıra genel görelilik sapmalar üzerindeki kısıtlamaları iyileştirmek için kullanılabilir.

Yerçekimselliğin olası kütlesi ve yerçekimi dalgalarının hızı ve limiti

Yerçekimsel dalgalar (vg) hızı ışığı (c) hızı olarak genel görelilik tarafından tahmin ediliyor. Bu ilişkinin herhangi bir sapma derecesi varsayımsal yerçekimsel kütlesi bakımından parametrize edilebilir. Graviton yerçekimi hakkında spekülatif kuantum teorilerinde, göründüğü gibi kuvvet taşıyıcı rol oynayan temel parçacık olduğu savunulur. Kütleçekimin sonsuz menzile sahip olduğu, ancak ve ancak kütlesiz ise olması bekleniyor. daha büyük bir ölçü bozon olduğundan (bu kısa ilişkili kuvvet aralığı ise; kütlesiz foton nedeniyle elektromanyetizmanın sonsuz yelpazesi ile olduğu gibi, yerçekimi sonsuz aralığı ima ilişkili herhangi bir kuvvet-taşıma parçacık da kütlesiz olacaktır.) graviton kütlesiz olmasaydı, yerçekimi dalgaları birleşme olayından dalgaların dağılım yol açan, düşük frekanslarda (ƒ) yüksek frekanslarda daha yavaş olmak ışık hızı altında yaymak istenmektedir. Böyle bir dağılım gözlenmemiştir. Inspiral gözlemleri biraz daha büyük dalga boyuna (λg) 1.2 x 10⁻²² eV / c2 veya Compton  karşılık gelen ya da (daha düşük) 2.1 x 10⁻⁵⁸ kilogram, Güneş sistemi gözlemlerden yerçekimsel kütlesi üst sınırını arttırmak için, 1013 km, kabaca 1 ışık yılı daha gerekmektedir. Minimum 35 Hz'te gözlenen en düşük frekans kullanarak, üst sınır 1-Vg / c  ~ 4 x 10⁻¹⁹ olduğu şekildeki Vg limitlerine çevirir..[not 5]

Ayrıca bakınız

• Yerçekimi dalga Astronomi
• Yerçekimi dalga Gözlemevi

Notlar

1. ^ Despite the tremendous energy emission, the effects of the gravitational waves on a human located only one AU from the merger event would have been minor and survivable.

Kaynakça

1. ^ ^{a b c d e f g} Abbott, Benjamin P.; et al.
2. ^ ^{a b c} Naeye, Robert (11 Şubat 2016). "Gravitational Wave Detection Heralds New Era of Science". Sky and Telescope. 12 Şubat 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 11 Şubat 2016. 
3. ^ ^{a b c d} Castelvecchi, Davide; Witze, Alexandra (11 February 2016).
4. ^ ^{a b} Harwood, W. (11 Şubat 2016). "Einstein was right: Scientists detect gravitational waves in breakthrough". CBS News. 23 Nisan 2016 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 12 Şubat 2016. 
5. ^ ^{a b} Drake, Nadia (11 Şubat 2016). "Found! Gravitational Waves, or a Wrinkle in Spacetime". National Geographic News. 29 Mayıs 2016 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 12 Şubat 2016. 
6. ^ Stuver, Amber (12 Şubat 2016). "Your Questions About Gravitational Waves, Answered". Gizmodo. tarafından görüşme yapıldı. . Gawker Media. 24 Şubat 2016 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 24 Şubat 2016. 
7. ^ ^{a b c d} Abbott, Benjamin P. (11 Şubat 2016). . LIGO. 5 Nisan 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 12 Şubat 2016. 
8. ^ ^{a b c} Abbott, Benjamin P. (20 Şubat 2016). "Astrophysical implications of the binary black-hole merger GW150914". The Astrophysical Journal. 818 (2). ss. L22. arXiv:1602.03846 $2. Bibcode:2016ApJ...818L..22A. doi:10.3847/2041-8205/818/2/L22. 26 Şubat 2017 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 11 Şubat 2016. 
9. ^ ^{a b} "CNN quoting Prof". 6 Mart 2016 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 24 Mayıs 2016. 
10. ^ ^{a b} Ghosh, Pallab (11 Şubat 2016). "Einstein's gravitational waves 'seen' from black holes". BBC News. 12 Şubat 2016 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 19 Şubat 2016. With gravitational waves, we do expect eventually to see the Big Bang itself. 
11. ^ ^{a b} . Black-holes.org. 25 Mart 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 16 Şubat 2016. 
12. ^ (31 Mayıs 2009). "9. Gravitational radiation". A First Course in General Relativity (2 bas.). Cambridge University Press. ss. 234, 241. ISBN . 
13. ^ LIGO Scientific Collaboration and VIRGO Collaboration (16 Temmuz 2010). "Predictions for the rates of compact binary coalescences observable by ground-based gravitational-wave detectors". Class. Quantum Grav. 27 (17). arXiv:1003.2480 $2. Bibcode:2010CQGra..27q3001A. doi:10.1088/0264-9381/27/17/173001. 
14. ^ Staats, Kai; Cavaglia, Marco; Kandhasamy, Shivaraj (8 Ağustos 2015). "Detecting Ripples in Space-Time, with a Little Help from Einstein". . 25 Nisan 2016 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 16 Şubat 2016. 
15. ^ Stairs, Ingrid H. (2003). "Testing General Relativity with Pulsar Timing". Living Reviews in Relativity. Cilt 6. arXiv:astro-ph/0307536 $2. Bibcode:2003LRR.....6....5S. doi:10.12942/lrr-2003-5. 
16. ^ Kramer, M. (14 Eylül 2006). "Tests of general relativity from timing the double pulsar". Science. 314 (5796) (6 Ekim 2006 tarihinde yayınlandı). ss. 97-102. arXiv:astro-ph/0609417 $2. Bibcode:2006Sci...314...97K. doi:10.1126/science.1132305. 
17. ^ LIGO Scientific Collaboration - FAQ; section: "Do we expect LIGO's advanced detectors to make a discovery, then?" and "What's so different about LIGO's advanced detectors?", 23 Aralık 2019 tarihinde kaynağından , erişim tarihi: 16 Şubat 2016 
18. ^ Abbott, Benjamin P. (2016). "Prospects for Observing and Localizing Gravitational-Wave Transients with Advanced LIGO and Advanced Virgo". Living Reviews in Relativity. Cilt 19. arXiv:1304.0670 $2. Bibcode:2016LRR....19....1A. doi:10.1007/lrr-2016-1. 
19. ^ Castelvecchi, Davide (12 January 2016).
20. ^ Castelvecchi, Davide (16 Şubat 2016). "Gravitational waves: How LIGO forged the path to victory". Nature. Cilt 530 (18 Şubat 2016 tarihinde yayınlandı). ss. 261-262. Bibcode:2016Natur.530..261C. doi:10.1038/530261a. 26 Mayıs 2016 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 24 Mayıs 2016. 
21. ^ ; ; Danzmann, Karsten (11 Şubat 2016). "The signal caught our eye immediately". Felicitas Mokler tarafından görüşme yapıldı. Felicitas Mokler. Max Planck Society. 4 Mart 2016 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 11 Şubat 2016. 
22. ^ ^{a b} Billings, Lee (12 Şubat 2016). "The Future of Gravitational Wave Astronomy". Scientific American. 6 Mayıs 2016 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 13 Şubat 2016. 
23. ^ Blanchet, Luc; Detweiler, Steven; Le Tiec, Alexandre; Whiting, Bernard F. (2010). "Post-Newtonian and numerical calculations of the gravitational self-force for circular orbits in the Schwarzschild geometry". Phys Rev D. 81 (6). arXiv:0910.0207 $2. Bibcode:2010PhRvD..81f4004B. doi:10.1103/PhysRevD.81.064004. 
24. ^ "Why Numerical Relativity?". www.black-holes.org. SXS project. 27 Mart 2016 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 16 Şubat 2016. 
25. ^ Connaughton, V.; Burns, E.; Goldstein, A.; Briggs, M. S.; Zhang, B.-B. (16 Şubat 2016), Fermi GBM Observations of LIGO Gravitational Wave event GW150914, astro-ph.HE, arXiv:1602.03920 $2 
26. ^ Tavani, M.; Pittori, C.; Verrecchia, F.; Bulgarelli, A.; Giuliani, A. (5 April 2016).
27. ^ Loeb, Abraham (Mart 2016). "Electromagnetic Counterparts to Black Hole Mergers Detected by LIGO". . 819 (2). L21. arXiv:1602.04735 $2. Bibcode:2016ApJ...819L..21L. doi:10.3847/2041-8205/819/2/L21. 
28. ^ Gough, Evan (18 Şubat 2016). "Did a Gamma Ray Burst Accompany LIGO's Gravity Wave Detection?". Universe Today. 20 Şubat 2016 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 19 Şubat 2016. 
29. ^ . LIGO. 12 Şubat 2016. 15 Şubat 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. 
30. ^ Evans, P. A.; Kennea, J. A.; Barthelmy, S. D.; Beardmore, A. P.; Burrows, D. N. (4 April 2016).
31. ^ Barish, Barry. "New results on the Search for Gravitational Waves, CERN Colloquium, 2/11/2016". 12 Ekim 2017 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 18 Mart 2016. 
32. ^ . losc.ligo.org. 31 Mart 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 14 Şubat 2016. 
33. ^ "2016 Gruber Cosmology Prize". . 12 Mayıs 2016 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 4 Mayıs 2016. 
34. ^ . Einstein Online. . 2016. 9 Aralık 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 24 Şubat 2016. 
35. ^ Camp, Jordan B.; Cornish, Neil J. (Aralık 2004). "Gravitational wave astronomy". Annual Review of Nuclear and Particle Science. Cilt 54. ss. 525-577. Bibcode:2004ARNPS..54..525C. doi:10.1146/annurev.nucl.54.070103.181251. 
36. ^ "The Rate of Binary Black Hole Mergers inferred from Advanced LIGO Observations surrounding GW150914" 16 Şubat 2016 tarihinde Wayback Machine sitesinde .. 10 February 2016. arXiv:1602.03842.
37. ^ O'Neill, Ian (13 Şubat 2016). "We've Detected Gravitational Waves, So What?". News.Discovery.com. Discovery Communications, LLC. 17 Mart 2016 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 20 Şubat 2016. We will be able to measure the rate the universe is expanding, or how much dark energy there is in the universe to extraordinary precision 
38. ^ Cooper, Keith (21 Şubat 2016). "Are gravitational waves being 'redshifted' away by the cosmological constant?". PhysicsWorld.com. Institute of Physics. 9 Mayıs 2016 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 20 Şubat 2016.