A essência das ondas gravitacionais em palavras simples. Ondas gravitacionais - aberto

11 de fevereiro de 2016 é considerado o dia oficial da descoberta (detecção) de ondas gravitacionais. Foi então, em uma coletiva de imprensa realizada em Washington, que os líderes da colaboração LIGO anunciaram que uma equipe de pesquisadores conseguiu registrar esse fenômeno pela primeira vez na história da humanidade.

Profecias do grande Einstein

A existência de ondas gravitacionais foi sugerida por Albert Einstein no início do século passado (1916) no âmbito da Teoria da Relatividade Geral (GR) formulada por ele. Só podemos nos maravilhar com as brilhantes habilidades do famoso físico, que, com um mínimo de dados reais, foi capaz de tirar conclusões tão abrangentes. Entre muitos outros previstos fenômenos físicos que encontrou confirmação no próximo século (retardando o fluxo do tempo, mudando a direção radiação eletromagnética em campos gravitacionais, etc.) até recentemente não era possível detectar praticamente a presença desse tipo de interação ondulatória de corpos.

Gravidade - uma ilusão?

Em geral, à luz da Teoria da Relatividade, a gravidade dificilmente pode ser chamada de força. perturbações ou curvatura do contínuo espaço-tempo. bom exemplo ilustrar este postulado pode servir como um pedaço de tecido esticado. Sob o peso de um objeto maciço colocado em tal superfície, um recesso é formado. Outros objetos que se movem próximos a essa anomalia irão alterar a trajetória de seu movimento, como se fossem “atraídos”. E então mais peso objeto (quanto maior o diâmetro e a profundidade da curvatura), maior a "força de atração". Quando se move pelo tecido, pode-se observar o aparecimento de uma "ondulação" divergente.

Algo semelhante acontece no espaço do mundo. Qualquer matéria massiva em movimento rápido é uma fonte de flutuações na densidade do espaço e do tempo. Uma onda gravitacional com amplitude significativa é formada por corpos com massas extremamente grandes ou quando se movem com grandes acelerações.

características físicas

As flutuações da métrica do espaço-tempo se manifestam como mudanças no campo gravitacional. Esse fenômeno também é chamado de ondulações do espaço-tempo. A onda gravitacional atua sobre os corpos e objetos encontrados, comprimindo-os e esticando-os. Os valores de deformação são muito pequenos - cerca de 10 -21 do tamanho original. Toda a dificuldade de detectar esse fenômeno foi que os pesquisadores tiveram que aprender a medir e registrar tais mudanças com a ajuda de equipamentos apropriados. O poder da radiação gravitacional também é extremamente pequeno - para todo o sistema solar são vários quilowatts.

A velocidade de propagação das ondas gravitacionais depende ligeiramente das propriedades do meio condutor. A amplitude de oscilação diminui gradualmente com a distância da fonte, mas nunca chega a zero. A frequência está na faixa de várias dezenas a centenas de hertz. A velocidade das ondas gravitacionais no meio interestelar se aproxima da velocidade da luz.

evidência circunstancial

Pela primeira vez, a confirmação teórica da existência de ondas gravitacionais foi obtida pelo astrônomo americano Joseph Taylor e seu assistente Russell Hulse em 1974. Estudando as extensões do Universo usando o radiotelescópio do Observatório de Arecibo (Porto Rico), os pesquisadores descobriram o pulsar PSR B1913 + 16, que é um sistema binário de estrelas de nêutrons girando em torno de um centro de massa comum com velocidade angular constante ( um caso bastante raro). A cada ano, o período de revolução, que era originalmente de 3,75 horas, é reduzido em 70 ms. Este valor é bastante consistente com as conclusões das equações GR que prevêem um aumento na velocidade de rotação de tais sistemas devido ao gasto de energia para a geração de ondas gravitacionais. Posteriormente, vários pulsares duplos e anãs brancas com comportamento semelhante foram descobertos. Os radioastrônomos D. Taylor e R. Hulse receberam o Prêmio Nobel de Física em 1993 por descobrirem novas possibilidades para estudar campos gravitacionais.

Uma onda gravitacional indescritível

A primeira declaração sobre a detecção de ondas de gravidade veio do cientista da Universidade de Maryland Joseph Weber (EUA) em 1969. Para isso, ele usou duas antenas gravitacionais de seu próprio projeto, separadas por uma distância de dois quilômetros. O detector ressonante era um cilindro de alumínio de dois metros de peça única e bem vibrado, equipado com sensores piezoelétricos sensíveis. A amplitude das flutuações supostamente registradas por Weber acabou sendo mais de um milhão de vezes maior do que o valor esperado. As tentativas de outros cientistas usando tais equipamentos para repetir o "sucesso" do físico americano não trouxeram resultados positivos. Alguns anos depois, o trabalho de Weber nessa área foi reconhecido como insustentável, mas deu impulso ao desenvolvimento de um “boom gravitacional” que atraiu muitos especialistas para essa área de pesquisa. By the way, o próprio Joseph Weber até o final de seus dias tinha certeza de que ele recebeu ondas gravitacionais.

Melhoria do equipamento de recebimento

Na década de 70, o cientista Bill Fairbank (EUA) desenvolveu o projeto de uma antena de onda gravitacional resfriada usando SQUIDs - magnetômetros supersensíveis. As tecnologias que existiam naquela época não permitiam que o inventor visse seu produto, realizado em "metal".

De acordo com este princípio, o detector gravitacional Auriga foi feito no Laboratório Nacional Legnard (Pádua, Itália). O projeto é baseado em um cilindro de alumínio-magnésio, com 3 metros de comprimento e 0,6 m de diâmetro, o dispositivo receptor pesando 2,3 toneladas é suspenso em uma câmara de vácuo isolada resfriada quase ao zero absoluto. Um ressonador auxiliar de quilogramas e um complexo de medição baseado em computador são usados para fixar e detectar tremores. A sensibilidade declarada do equipamento é 10 -20 .

Interferômetros

O funcionamento dos detectores de interferência de ondas gravitacionais é baseado nos mesmos princípios pelos quais opera o interferômetro de Michelson. O feixe de laser emitido pela fonte é dividido em dois fluxos. Após múltiplas reflexões e viagens ao longo dos ombros do dispositivo, os fluxos são novamente reunidos, e o último é usado para julgar se alguma perturbação (por exemplo, uma onda gravitacional) afetou o curso dos raios. Equipamentos semelhantes foram criados em muitos países:

GEO 600 (Hannover, Alemanha). O comprimento dos túneis de vácuo é de 600 metros.
TAMA (Japão) com acostamentos de 300 m.
VIRGO (Pisa, Itália) é um projeto conjunto franco-italiano lançado em 2007 com túneis de 3 km.
LIGO (EUA, Costa do Pacífico), caçando ondas gravitacionais desde 2002.

Este último vale a pena considerar com mais detalhes.

LIGO Avançado

O projeto foi criado por iniciativa de cientistas dos Institutos de Tecnologia de Massachusetts e Califórnia. Inclui dois observatórios separados por 3 mil km, em e Washington (cidades de Livingston e Hanford) com três interferômetros idênticos. O comprimento dos túneis de vácuo perpendiculares é de 4 mil metros. Essas são as maiores estruturas desse tipo atualmente em operação. Até 2011, inúmeras tentativas de detectar ondas de gravidade não trouxeram resultados. A significativa modernização realizada (Advanced LIGO) aumentou a sensibilidade dos equipamentos na faixa de 300-500 Hz em mais de cinco vezes, e na região de baixas frequências (até 60 Hz) em quase uma ordem de grandeza, atingindo um valor tão cobiçado de 10 -21 . O projeto atualizado começou em setembro de 2015, e os esforços de mais de mil funcionários da colaboração foram recompensados com os resultados.

Ondas gravitacionais detectadas

Em 14 de setembro de 2015, detectores LIGO avançados com intervalo de 7 ms registraram ondas gravitacionais que atingiram nosso planeta a partir do maior fenômeno ocorrido nos arredores do Universo observável - a fusão de dois grandes buracos negros com massas 29 e 36 vezes massa do Sol. Durante o processo, que ocorreu há mais de 1,3 bilhão de anos, cerca de três massas solares de matéria foram gastas na radiação de ondas gravitacionais em questão de frações de segundo. A frequência inicial fixa das ondas gravitacionais foi de 35 Hz, e o valor de pico máximo atingiu 250 Hz.

Os resultados obtidos foram repetidamente submetidos a verificação e processamento abrangentes, e interpretações alternativas dos dados obtidos foram cuidadosamente cortadas. Finalmente, no ano passado, foi anunciado à comunidade mundial o registro direto do fenômeno previsto por Einstein.

Um fato que ilustra o trabalho titânico dos pesquisadores: a amplitude das flutuações nas dimensões dos braços do interferômetro foi de 10 a 19 m - esse valor é tanto menor que o diâmetro de um átomo quanto menor que uma laranja.

Perspectivas futuras

A descoberta feita mais uma vez confirma que a Teoria Geral da Relatividade não é apenas um conjunto de fórmulas abstratas, mas fundamentalmente Um novo olhar sobre a essência das ondas gravitacionais e da gravidade em geral.

Em pesquisas posteriores, os cientistas têm grandes esperanças para o projeto ELSA: a criação de um interferômetro orbital gigante com braços de cerca de 5 milhões de km, capaz de detectar até mesmo pequenas perturbações de campos gravitacionais. A intensificação do trabalho nesse sentido pode dizer muito sobre as principais etapas do desenvolvimento do Universo, sobre processos difíceis ou impossíveis de observar em bandas tradicionais. Não há dúvida de que os buracos negros, cujas ondas gravitacionais serão registradas no futuro, dirão muito sobre sua natureza.

Para estudar a radiação gravitacional relíquia, que pode contar sobre os primeiros momentos do nosso mundo após o Big Bang, serão necessários instrumentos espaciais mais sensíveis. Esse projeto existe Observador do Big Bang), mas sua implementação, segundo especialistas, é possível não antes de 30 a 40 anos.

Os astrofísicos confirmaram a existência de ondas gravitacionais, cuja existência foi prevista por Albert Einstein há cerca de 100 anos. Eles foram registrados usando detectores do observatório de ondas gravitacionais LIGO, localizado nos Estados Unidos.

Pela primeira vez na história, a humanidade registrou ondas gravitacionais - flutuações no espaço-tempo que chegaram à Terra a partir da colisão de dois buracos negros que ocorreram longe no Universo. Cientistas russos também contribuem para esta descoberta. Na quinta-feira, os pesquisadores falam sobre sua descoberta em todo o mundo - em Washington, Londres, Paris, Berlim e outras cidades, incluindo Moscou.

A foto mostra uma imitação da colisão de buracos negros

Em uma coletiva de imprensa no escritório da Rambler & Co, Valery Mitrofanov, chefe da parte russa da colaboração LIGO, anunciou a descoberta das ondas gravitacionais:

“Estamos honrados em participar deste projeto e apresentar os resultados para vocês. Vou agora dizer-lhe o significado da descoberta em russo. Nós vimos belas fotos apresentando detectores LIGO dos EUA. A distância entre eles é de 3.000 km. Sob a influência de uma onda gravitacional, um dos detectores se deslocou, após o que os descobrimos. No início, vimos apenas ruído no computador e, em seguida, começou o acúmulo da massa dos detectores Hamford. Depois de calcular os dados obtidos, pudemos determinar que foram os buracos negros que colidiram a uma distância de 1,3 mlrd. anos-luz daqui. O sinal era muito claro, ele saiu do barulho com muita clareza. Muitos nos disseram que tivemos sorte, mas a natureza nos deu esse presente. Ondas gravitacionais aberto, com certeza.

Os astrofísicos confirmaram rumores de que, usando os detectores do observatório de ondas gravitacionais LIGO, eles conseguiram detectar ondas gravitacionais. Essa descoberta permitirá que a humanidade faça progressos significativos na compreensão de como o universo funciona.

A descoberta ocorreu em 14 de setembro de 2015, simultaneamente por dois detectores em Washington e Louisiana. O sinal chegou aos detectores como resultado da colisão de dois buracos negros. Tanto tempo levou os cientistas para se certificarem de que eram as ondas gravitacionais que eram o produto da colisão.

A colisão de buracos ocorreu a uma velocidade de cerca de metade da velocidade da luz, que é aproximadamente 150.792.458 m/s.

“A gravidade newtoniana foi descrita no espaço plano, e Einstein a traduziu para o plano do tempo e sugeriu que ela o dobrasse. A interação gravitacional é muito fraca. Na Terra, a experiência de criar ondas gravitacionais é impossível. Eles foram capazes de detectá-los somente após a fusão dos buracos negros. O detector mudou, imagine, de 10 a -19 metros. Não toque com as mãos. Apenas com a ajuda de instrumentos muito precisos. Como fazer isso? O feixe de laser com o qual a mudança foi detectada é único na natureza. A antena de gravidade a laser LIGO de segunda geração entrou em operação em 2015. A sensibilidade permite registrar as perturbações gravitacionais cerca de uma vez por mês. Este é o mundo avançado e a ciência americana, não há nada mais preciso no mundo. Esperamos que seja capaz de superar o limite quântico padrão de sensibilidade”, explicou a descoberta. Sergey Vyatchanin, funcionário da Faculdade de Física da Universidade Estadual de Moscou e da colaboração LIGO.

O limite quântico padrão (SQL) na mecânica quântica é uma limitação imposta à precisão de uma medição contínua ou muitas vezes repetida de uma quantidade descrita por um operador que não comuta consigo mesmo em momentos diferentes. Previsto em 1967 por V. B. Braginsky, e o termo Limite Quântico Padrão (SQL) foi proposto posteriormente por Thorne. O SQL está intimamente relacionado com a relação de incerteza de Heisenberg.

Resumindo, Valery Mitrofanov falou sobre planos para mais pesquisas:

“Esta descoberta é o início de uma nova astronomia de ondas gravitacionais. Através do canal de ondas gravitacionais, esperamos aprender mais sobre o Universo. Conhecemos a composição de apenas 5% da matéria, o resto é um mistério. Os detectores gravitacionais permitirão que você veja o céu em "ondas gravitacionais". No futuro, esperamos ver o começo de tudo, ou seja, radiação de fundo Big Bang e entender o que exatamente aconteceu então.

Pela primeira vez, as ondas gravitacionais foram propostas por Albert Einstein em 1916, ou seja, quase exatamente 100 anos atrás. A equação para ondas é uma consequência das equações da teoria da relatividade e não é derivada da maneira mais simples.

O físico teórico canadense Clifford Burgess publicou anteriormente uma carta dizendo que o observatório havia detectado radiação gravitacional causada pela fusão de um sistema binário de buracos negros com massas de 36 e 29 massas solares em um objeto com massa de 62 massas solares. A colisão e o colapso gravitacional assimétrico duram frações de segundo e, durante esse tempo, até 50% da massa do sistema entra em radiação gravitacional - as ondulações do espaço-tempo.

Uma onda gravitacional é uma onda gravitacional gerada na maioria das teorias da gravidade pelo movimento de corpos gravitacionais com aceleração variável. Tendo em vista a relativa fraqueza das forças gravitacionais (em comparação com outras), essas ondas devem ter uma magnitude muito pequena, difícil de registrar. Sua existência foi prevista há cerca de um século por Albert Einstein.

Valentin Nikolaevich Rudenko conta a história de sua visita à cidade de Kashina (Itália), onde passou uma semana na recém-construída "antena gravitacional" - o interferômetro óptico de Michelson. No caminho para o destino, o taxista está interessado em saber para que a instalação foi construída. “As pessoas aqui pensam que é para falar com Deus”, admite o motorista.

– O que são ondas gravitacionais?

– Uma onda gravitacional é um dos “portadores de informação astrofísica”. Existem canais visíveis de informações astrofísicas, um papel especial na "visão ao longe" pertence aos telescópios. Os astrônomos também dominaram os canais de baixa frequência - microondas e infravermelho, e de alta frequência - raios-X e gama. Além da radiação eletromagnética, podemos registrar fluxos de partículas do Cosmos. Para isso, são usados telescópios de neutrinos - detectores de neutrinos cósmicos de grande porte - partículas que interagem fracamente com a matéria e, portanto, são difíceis de registrar. Quase todos os tipos de "portadores de informação astrofísica" teoricamente previstos e estudados em laboratório são dominados de forma confiável na prática. A exceção foi a gravitação - a interação mais fraca no microcosmo e a mais força poderosa no macrocosmo.

Gravidade é geometria. As ondas gravitacionais são ondas geométricas, ou seja, ondas que alteram as características geométricas do espaço à medida que viajam por esse espaço. Grosso modo, são ondas que deformam o espaço. Deformação é a mudança relativa na distância entre dois pontos. A radiação gravitacional difere de todos os outros tipos de radiação precisamente por serem geométricas.

Einstein previu ondas gravitacionais?

- Formalmente, acredita-se que as ondas gravitacionais foram previstas por Einstein, como uma das consequências de sua teoria geral relatividade, mas na verdade sua existência já se torna óbvia na teoria da relatividade especial.

A teoria da relatividade sugere que devido à atração gravitacional, o colapso gravitacional é possível, ou seja, a contração de um objeto como resultado do colapso, grosso modo, em um ponto. Então a gravidade é tão forte que a luz não pode nem escapar dela, então esse objeto é figurativamente chamado de buraco negro.

- Qual é a peculiaridade da interação gravitacional?

Uma característica da interação gravitacional é o princípio da equivalência. Segundo ele, a resposta dinâmica de um corpo de prova em um campo gravitacional não depende da massa desse corpo. Simplificando, todos os corpos caem com a mesma aceleração.

A força gravitacional é a mais fraca que conhecemos hoje.

- Quem foi o primeiro a tentar pegar uma onda gravitacional?

– O experimento da onda gravitacional foi realizado pela primeira vez por Joseph Weber da Universidade de Maryland (EUA). Ele criou o detector gravitacional, que agora é mantido no Museu Smithsonian em Washington. Em 1968-1972, Joe Weber fez uma série de observações com um par de detectores espaçados na tentativa de isolar casos de "coincidências". A recepção de coincidências é emprestada da física nuclear. A baixa significância estatística dos sinais gravitacionais recebidos por Weber provocou uma atitude crítica em relação aos resultados do experimento: não havia certeza de que as ondas gravitacionais pudessem ser detectadas. No futuro, os cientistas tentaram aumentar a sensibilidade dos detectores do tipo Weber. Foram necessários 45 anos para desenvolver um detector cuja sensibilidade fosse adequada à previsão astrofísica.

Durante o início do experimento antes da fixação, muitos outros experimentos aconteceram, os impulsos foram registrados durante esse período, mas tinham muito pouca intensidade.

- Por que a fixação do sinal não foi anunciada imediatamente?

– As ondas gravitacionais foram registradas em setembro de 2015. Mas mesmo que uma coincidência tenha sido registrada, é necessário provar antes de declarar que não é acidental. No sinal retirado de qualquer antena, sempre há rajadas de ruído (bursts de curto prazo), e uma delas pode ocorrer acidentalmente simultaneamente a uma rajada de ruído em outra antena. É possível provar que a coincidência não aconteceu por acaso apenas com a ajuda de estimativas estatísticas.

– Por que as descobertas no campo das ondas gravitacionais são tão importantes?

– A capacidade de registrar o fundo gravitacional da relíquia e medir suas características, como densidade, temperatura, etc., nos permite aproximar o início do universo.

O atrativo é que a radiação gravitacional é difícil de detectar porque interage muito fracamente com a matéria. Mas, graças à mesma propriedade, passa sem absorção dos objetos mais distantes de nós com as propriedades mais misteriosas, do ponto de vista da matéria.

Podemos dizer que as radiações gravitacionais passam sem distorção. O objetivo mais ambicioso é investigar a radiação gravitacional que foi separada da matéria primária na Teoria do Big Bang, que foi criada no momento em que o Universo foi criado.

– A descoberta das ondas gravitacionais exclui a teoria quântica?

A teoria da gravidade pressupõe a existência de colapso gravitacional, ou seja, a contração de objetos massivos em um ponto. Ao mesmo tempo, a teoria quântica desenvolvida pela Escola de Copenhague sugere que, graças ao princípio da incerteza, é impossível especificar exatamente parâmetros como posição, velocidade e momento de um corpo ao mesmo tempo. Existe um princípio de incerteza aqui, é impossível determinar exatamente a trajetória, porque a trajetória é uma coordenada e uma velocidade, etc. Você só pode determinar um certo corredor de confiança condicional dentro desse erro, que está associado aos princípios da incerteza . A teoria quântica nega categoricamente a possibilidade de objetos pontuais, mas os descreve de maneira estatisticamente probabilística: não indica especificamente as coordenadas, mas indica a probabilidade de que tenha certas coordenadas.

A questão da unificação da teoria quântica e da teoria da gravidade é uma das questões fundamentais da criação de uma teoria de campo unificada.

Eles continuam trabalhando nisso agora, e as palavras “gravidade quântica” significam uma área completamente avançada da ciência, a fronteira do conhecimento e da ignorância, onde todos os teóricos do mundo estão trabalhando agora.

– O que a descoberta pode dar no futuro?

As ondas gravitacionais devem inevitavelmente formar a base Ciência moderna como parte do nosso conhecimento. A eles é atribuído um papel significativo na evolução do Universo e com a ajuda dessas ondas o Universo deve ser estudado. Abertura contribui desenvolvimento comum ciência e cultura.

Se alguém decide ir além do escopo da ciência de hoje, então é permitido imaginar linhas de comunicação gravitacional de telecomunicações, aparelhos de jato em radiação gravitacional, dispositivos de introscopia de ondas gravitacionais.

- As ondas gravitacionais têm alguma relação com a percepção extra-sensorial e a telepatia?

Não tenho. Os efeitos descritos são os efeitos do mundo quântico, os efeitos da óptica.

Entrevistado por Anna Utkina

Ondas Gravitacionais - Imagem do Artista

As ondas gravitacionais são perturbações da métrica do espaço-tempo que se afastam da fonte e se propagam como ondas (as chamadas "ondulações do espaço-tempo").

Na teoria geral da relatividade e na maioria das outras teorias modernas da gravidade, as ondas gravitacionais são geradas pelo movimento de corpos massivos com aceleração variável. As ondas gravitacionais propagam-se livremente no espaço à velocidade da luz. Devido à relativa fraqueza das forças gravitacionais (em comparação com outras), essas ondas têm uma magnitude muito pequena, difícil de registrar.

onda gravitacional polarizada

As ondas gravitacionais são previstas pela teoria da relatividade geral (GR), muitas outras. Eles foram detectados diretamente pela primeira vez em setembro de 2015 por dois detectores gêmeos, que registraram ondas gravitacionais, provavelmente resultantes da fusão dos dois e da formação de mais um massivo rotativo. buraco negro. A evidência indireta de sua existência é conhecida desde a década de 1970 - a relatividade geral prevê a taxa de convergência de sistemas próximos que coincide com as observações devido à perda de energia para a emissão de ondas gravitacionais. O registro direto de ondas gravitacionais e seu uso para determinar os parâmetros de processos astrofísicos é tarefa importante física e astronomia modernas.

No quadro da relatividade geral, as ondas gravitacionais são descritas por soluções das equações de Einstein do tipo onda, que representam uma perturbação da métrica espaço-tempo movendo-se à velocidade da luz (em uma aproximação linear). A manifestação desta perturbação deve ser, em particular, uma mudança periódica na distância entre duas massas de teste em queda livre (isto é, não afetadas por nenhuma força). Amplitude h onda gravitacional é uma quantidade adimensional - uma mudança relativa na distância. As amplitudes máximas previstas de ondas gravitacionais de objetos astrofísicos (por exemplo, sistemas binários compactos) e fenômenos (explosões, fusões, capturas por buracos negros, etc.) h=10 −18 -10 −23). Uma onda gravitacional fraca (linear), de acordo com a teoria geral da relatividade, transporta energia e momento, move-se à velocidade da luz, é transversal, quadrupolo e é descrita por dois componentes independentes localizados em um ângulo de 45° entre si. (tem duas direções de polarização).

Várias teorias preveem a velocidade de propagação das ondas gravitacionais de diferentes maneiras. Na relatividade geral, é igual à velocidade da luz (em uma aproximação linear). Em outras teorias da gravidade, pode assumir qualquer valor, inclusive ad infinitum. De acordo com os dados do primeiro registro de ondas gravitacionais, sua dispersão se mostrou compatível com o gráviton sem massa, e a velocidade foi estimada como igual a velocidade Sveta.

Geração de ondas gravitacionais

Um sistema de duas estrelas de nêutrons cria ondulações no espaço-tempo

Uma onda gravitacional é emitida por qualquer matéria que se mova com aceleração assimétrica. Para o surgimento de uma onda de amplitude significativa, é necessária uma massa extremamente grande do emissor ou/e grandes acelerações, a amplitude da onda gravitacional é diretamente proporcional à primeira derivada da aceleração e a massa do gerador, ou seja, ~ . No entanto, se algum objeto está se movendo em uma taxa acelerada, isso significa que alguma força está agindo sobre ele do lado de outro objeto. Por sua vez, este outro objeto experimenta a ação inversa (de acordo com a 3ª lei de Newton), enquanto acontece que m 1 uma 1 = − m 2 uma 2 . Acontece que dois objetos irradiam ondas gravitacionais apenas em pares e, como resultado da interferência, eles se extinguem mutuamente quase completamente. Portanto, a radiação gravitacional na teoria da relatividade geral sempre tem o caráter de radiação pelo menos quadrupolar em termos de multipolaridade. Além disso, para emissores não relativísticos, a expressão para a intensidade de radiação contém um pequeno parâmetro onde é o raio gravitacional do emissor, r- seu tamanho característico, T- período característico de movimento, cé a velocidade da luz no vácuo.

As fontes mais fortes de ondas gravitacionais são:

colidindo (massas gigantes, acelerações muito pequenas),
colapso gravitacional de um sistema binário de objetos compactos (acelerações colossais com uma massa bastante grande). Como privado e mais caso interessante- a fusão de estrelas de nêutrons. Em tal sistema, a luminosidade da onda gravitacional está próxima da maior luminosidade de Planck possível na natureza.

Ondas gravitacionais emitidas por um sistema de dois corpos

Dois corpos movendo-se em órbitas circulares em torno de um centro de massa comum

Dois corpos gravitacionalmente ligados com massas m 1 e m 2, movendo-se não relativisticamente ( v << c) em órbitas circulares em torno de seu centro de massa comum a uma distância r umas das outras, irradiam ondas gravitacionais da seguinte energia, em média ao longo do período:

Como resultado, o sistema perde energia, o que leva à convergência dos corpos, ou seja, à diminuição da distância entre eles. Velocidade de aproximação dos corpos:

Para o sistema Solar, por exemplo, o subsistema e produz a maior radiação gravitacional. A potência desta radiação é de aproximadamente 5 quilowatts. Assim, a energia perdida pelo sistema solar para a radiação gravitacional por ano é completamente desprezível em comparação com a energia cinética característica dos corpos.

Colapso gravitacional de um sistema binário

Qualquer estrela binária, quando seus componentes giram em torno de um centro de massa comum, perde energia (como se supõe - devido à emissão de ondas gravitacionais) e, no final, se funde. Mas para estrelas binárias comuns, não compactas, esse processo leva muito tempo, muito mais do que a idade atual. Se o sistema binário compacto consiste em um par de estrelas de nêutrons, buracos negros ou uma combinação de ambos, a fusão pode ocorrer em vários milhões de anos. Primeiro, os objetos se aproximam e seu período de revolução diminui. Então, no estágio final, há uma colisão e um colapso gravitacional assimétrico. Esse processo dura uma fração de segundo e, durante esse tempo, a energia é perdida em radiação gravitacional, que, segundo algumas estimativas, é mais de 50% da massa do sistema.

Soluções exatas básicas das equações de Einstein para ondas gravitacionais

Ondas do corpo de Bondi - Pirani - Robinson

Essas ondas são descritas por uma métrica da forma . Se introduzirmos uma variável e uma função , então das equações GR obtemos a equação

Tirar nenhuma métrica

tem a forma , -funções, satisfazem a mesma equação.

Métrica Rosen

Onde satisfazer

Métrica Perez

Em que

Ondas Cilíndricas Einstein-Rosen

Em coordenadas cilíndricas, tais ondas têm a forma e são cumpridas

Registro de ondas gravitacionais

O registro de ondas gravitacionais é bastante complicado devido à fraqueza do último (pequena distorção da métrica). Os instrumentos para seu registro são detectores de ondas gravitacionais. Tentativas de detectar ondas gravitacionais foram feitas desde o final da década de 1960. Ondas gravitacionais de amplitude detectável são produzidas durante o colapso de um binário. Eventos semelhantes ocorrem nas proximidades aproximadamente uma vez por década.

Por outro lado, a relatividade geral prevê uma aceleração da rotação mútua de estrelas binárias devido à perda de energia para a emissão de ondas gravitacionais, e este efeito foi registrado de forma confiável em vários sistemas conhecidos de objetos compactos binários (em particular, pulsares com companheiros compactos). Em 1993, "pela descoberta de um novo tipo de pulsar que deu novas possibilidades no estudo da gravidade" aos descobridores do primeiro pulsar duplo PSR B1913+16, Russell Hulse e Joseph Taylor Jr. foi agraciado com o Prêmio Nobel de Física. A aceleração de rotação observada neste sistema coincide completamente com as previsões da relatividade geral para a emissão de ondas gravitacionais. O mesmo fenômeno foi registrado em vários outros casos: para os pulsares PSR J0737-3039, PSR J0437-4715, SDSS J065133.338+284423.37 (geralmente abreviado como J0651) e o sistema binário RX J0806. Por exemplo, a distância entre os dois componentes A e B da primeira estrela binária dos dois pulsares PSR J0737-3039 diminui cerca de 2,5 polegadas (6,35 cm) por dia devido à perda de energia para as ondas gravitacionais, e isso acontece de acordo com relatividade geral. Todos esses dados são interpretados como confirmação indireta da existência de ondas gravitacionais.

Segundo estimativas, as fontes mais fortes e frequentes de ondas gravitacionais para telescópios e antenas gravitacionais são catástrofes associadas ao colapso de sistemas binários em galáxias próximas. Espera-se que em um futuro próximo, detectores gravitacionais avançados registrem vários desses eventos por ano, distorcendo a métrica nas proximidades em 10 −21 -10 −23 . As primeiras observações do sinal de ressonância paramétrica óptico-métrica, que permite detectar o efeito de ondas gravitacionais de fontes periódicas do tipo binário próximo sobre a radiação de masers cósmicos, podem ter sido obtidas no Observatório de Radioastronomia da Rússia Academia de Ciências, Pushchino.

Outra possibilidade para detectar o fundo das ondas gravitacionais que preenchem o Universo é a cronometragem de alta precisão de pulsares distantes - análise do tempo de chegada de seus pulsos, que caracteristicamente muda sob a ação das ondas gravitacionais que passam pelo espaço entre a Terra e o pulsar. De acordo com estimativas de 2013, a precisão do tempo precisa ser aumentada em cerca de uma ordem de magnitude para poder detectar ondas de fundo de várias fontes em nosso universo, e essa tarefa pode ser resolvida antes do final da década.

De acordo com conceitos modernos, nosso Universo está repleto de ondas gravitacionais relíquias que apareceram nos primeiros momentos depois. Seu registro fornecerá informações sobre os processos no início do nascimento do Universo. Em 17 de março de 2014, às 20:00, horário de Moscou, no Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, um grupo americano de pesquisadores que trabalham no projeto BICEP 2 anunciou a detecção de perturbações de tensores não nulos no início do Universo pela polarização do CMB, que é também a descoberta dessas ondas gravitacionais relíquias. No entanto, quase imediatamente esse resultado foi contestado, pois, como se viu, a contribuição de . Um dos autores, J. M. Kovats ( Kovac J. M.), reconheceu que "com a interpretação e cobertura dos dados do experimento BICEP2, os participantes do experimento e os jornalistas científicos foram um pouco precipitados".

Confirmação experimental da existência

O primeiro sinal de onda gravitacional registrado. À esquerda, dados do detector em Hanford (H1), à direita, em Livingston (L1). A hora é contada a partir de 14 de setembro de 2015, 09:50:45 UTC. Para visualizar o sinal, ele foi filtrado por um filtro de frequência com largura de banda de 35-350 Hz para suprimir grandes flutuações fora da faixa de alta sensibilidade dos detectores; filtros passa-banda também foram usados para suprimir o ruído das próprias instalações. Linha superior: tensões h nos detectores. GW150914 chegou primeiro em L1 e após 6 9 +0 5 −0 4 ms em H1; para comparação visual, os dados de H1 são mostrados no gráfico L1 invertido e deslocado no tempo (para levar em conta a orientação relativa dos detectores). Segunda linha: tensões h do sinal da onda gravitacional, passadas pelo mesmo filtro passa-banda 35-350 Hz. A linha cheia é o resultado da relatividade numérica para um sistema com parâmetros compatíveis com os encontrados com base no estudo do sinal GW150914, obtido por dois códigos independentes com uma correspondência resultante de 99,9. As linhas grossas cinzas são os intervalos de confiança de 90% da forma de onda recuperada dos dados do detector por dois métodos diferentes. A linha cinza escuro modela os sinais esperados de fusões de buracos negros, a linha cinza claro não usa modelos astrofísicos, mas representa o sinal como uma combinação linear de wavelets sinusoidais-gaussianas. As reconstruções se sobrepõem em 94%. Terceira linha: Erros residuais após extrair a previsão filtrada do sinal de relatividade numérica do sinal filtrado dos detectores. Linha inferior: representação do mapa de frequência de tensão mostrando o aumento da frequência dominante do sinal ao longo do tempo.

11 de fevereiro de 2016 por colaborações LIGO e VIRGO. O sinal da fusão de dois buracos negros com amplitude máxima de cerca de 10 −21 foi detectado em 14 de setembro de 2015 às 09:51 UTC por dois detectores LIGO em Hanford e Livingston separados por 7 milissegundos, na região de sinal máximo amplitude (0,2 segundos) combinada a relação sinal-ruído foi de 24:1. O sinal foi designado GW150914. A forma do sinal corresponde à previsão da relatividade geral para a fusão de dois buracos negros com massas de 36 e 29 massas solares; o buraco negro resultante deve ter uma massa de 62 massas solares e um parâmetro de rotação uma= 0,67. A distância até a fonte é de cerca de 1,3 bilhão, a energia irradiada em décimos de segundo na fusão equivale a cerca de 3 massas solares.

História

A própria história do termo "onda gravitacional", a busca teórica e experimental dessas ondas, bem como sua utilização para estudar fenômenos inacessíveis a outros métodos.

1900 - Lorentz sugeriu que a gravidade "... pode se propagar a uma velocidade não maior que a velocidade da luz";
1905 - Poincaré introduziu pela primeira vez o termo onda gravitacional (onde gravifique). Poincaré, em um nível qualitativo, removeu as objeções bem estabelecidas de Laplace e mostrou que as correções associadas às ondas gravitacionais às leis da gravidade da ordem geralmente aceitas de Newton se cancelam, de modo que a suposição da existência de ondas gravitacionais não contradiz as observações;
1916 - Einstein mostrou que, no âmbito da GR, um sistema mecânico transferiria energia para ondas gravitacionais e, grosso modo, qualquer rotação relativa a estrelas fixas deve parar mais cedo ou mais tarde, embora, é claro, em condições normais, perdas de energia de a ordem é desprezível e praticamente não pode ser medida (nesta obra, ele ainda acreditava erroneamente que um sistema mecânico que mantém constantemente a simetria esférica pode irradiar ondas gravitacionais);
1918 - Einstein derivou uma fórmula de quadrupolo na qual a radiação das ondas gravitacionais acaba sendo um efeito de ordem, corrigindo assim o erro em seu trabalho anterior (houve um erro no coeficiente, a energia da onda é 2 vezes menor);
1923 - Eddington - questionou a realidade física das ondas gravitacionais "... propagam-se... na velocidade do pensamento". Em 1934, ao preparar uma tradução russa de sua monografia The Theory of Relativity, Eddington acrescentou vários capítulos, incluindo capítulos com duas variantes de cálculo de perdas de energia por uma haste giratória, mas observou que os métodos usados para cálculos aproximados da relatividade geral, em seu opinião, não são aplicáveis a sistemas acoplados gravitacionalmente, restando dúvidas;
1937 - Einstein, juntamente com Rosen, investiga soluções de ondas cilíndricas das equações exatas do campo gravitacional. No decorrer desses estudos, eles tiveram dúvidas de que as ondas gravitacionais pudessem ser um artefato de soluções aproximadas para as equações GR (há uma correspondência conhecida sobre a revisão do artigo de Einstein e Rosen "As ondas gravitacionais existem?"). Mais tarde, ele encontrou um erro no raciocínio, a versão final do artigo com edições fundamentais já foi publicada no Journal of the Franklin Institute;
1957 - Herman Bondy e Richard Feynman propuseram um experimento de pensamento "bengala com contas" no qual eles comprovaram a existência das consequências físicas das ondas gravitacionais na relatividade geral;
1962 - Vladislav Pustovoit e Mikhail Gertsenshtein descrevem os princípios do uso de interferômetros para detectar ondas gravitacionais de comprimento de onda longo;
1964 - Philip Peters e John Matthew descreveram teoricamente as ondas gravitacionais emitidas por sistemas binários;
1969 - Joseph Weber, fundador da astronomia de ondas gravitacionais, relata a detecção de ondas gravitacionais usando um detector ressonante - uma antena gravitacional mecânica. Esses relatórios dão origem a um rápido crescimento do trabalho nessa direção, em particular, Rene Weiss, um dos fundadores do projeto LIGO, iniciou experimentos nessa época. Até o momento (2015), ninguém conseguiu obter confirmação confiável desses eventos;
1978 - Joseph Taylor relataram a detecção de radiação gravitacional no sistema binário do pulsar PSR B1913+16. O trabalho de Joseph Taylor e Russell Hulse rendeu o Prêmio Nobel de Física de 1993. No início de 2015, três parâmetros pós-keplerianos, incluindo a diminuição do período devido à emissão de ondas gravitacionais, foram medidos para pelo menos 8 desses sistemas;
2002 - Sergey Kopeikin e Edward Fomalont fizeram medições dinâmicas da deflexão da luz no campo gravitacional de Júpiter usando interferometria de ondas de rádio com uma linha de base extralonga, que para uma certa classe de extensões hipotéticas da relatividade geral permite estimar a velocidade da gravidade - a diferença da a velocidade da luz não deve exceder 20% (esta interpretação geralmente não é aceita);
2006 - a equipe internacional de Martha Burgay (Parks Observatory, Austrália) relatou uma confirmação muito mais precisa da relatividade geral e a correspondência com ela da magnitude da radiação da onda gravitacional no sistema de dois pulsares PSR J0737-3039A/B;
2014 - Astrônomos do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (BICEP) relataram a detecção de ondas gravitacionais primordiais em medições de flutuações de CMB. No momento (2016), as flutuações detectadas não são consideradas de origem relíquia, mas são explicadas pela radiação de poeira na Galáxia;
2016 - Equipe internacional LIGO anunciou a detecção do evento da passagem de ondas gravitacionais GW150914. Pela primeira vez, a observação direta de corpos massivos em interação em campos gravitacionais superfortes com velocidades relativas super altas (< 1,2 × R s , v/c >0.5), o que permitiu verificar a exatidão da relatividade geral com uma precisão de vários termos pós-newtonianos de alta ordem. A dispersão medida de ondas gravitacionais não contradiz as medições anteriores da dispersão e limite superior as massas do gráviton hipotético (< 1,2 × 10 −22 эВ), если он в некотором гипотетическом расширении ОТО будет существовать.

Na quinta-feira, 11 de fevereiro, um grupo de cientistas do projeto internacional LIGO Scientific Collaboration anunciou que teve sucesso, cuja existência foi prevista por Albert Einstein em 1916. Segundo os pesquisadores, em 14 de setembro de 2015, eles registraram uma onda gravitacional, que foi causada pela colisão de dois buracos negros com massa de 29 e 36 vezes mais massa Sun, após o que eles se fundiram em um grande buraco negro. Segundo eles, isso aconteceu supostamente há 1,3 bilhão de anos a uma distância de 410 Megaparsecs de nossa galáxia.

LIGA.net falou em detalhes sobre ondas gravitacionais e uma descoberta em larga escala Bohdan Hnatyk, cientista ucraniano, astrofísico, doutor em ciências físicas e matemáticas, apresentador investigador Observatório Astronômico de Kyiv Universidade Nacional em homenagem a Taras Shevchenko, que liderou o observatório de 2001 a 2004.

Teoria em linguagem simples

A física estuda a interação entre os corpos. Foi estabelecido que existem quatro tipos de interação entre os corpos: eletromagnética, interação nuclear forte e fraca e interação gravitacional, que todos nós sentimos. Devido à interação gravitacional, os planetas giram em torno do Sol, os corpos têm peso e caem no chão. Os seres humanos são constantemente confrontados com a interação gravitacional.

Em 1916, 100 anos atrás, Albert Einstein construiu uma teoria da gravidade que melhorou a teoria da gravidade de Newton, tornou-a matematicamente correta: começou a atender a todos os requisitos da física, começou a levar em conta o fato de que a gravidade se propaga a uma velocidade muito alta , mas velocidade finita. Esta é justamente uma das conquistas mais ambiciosas de Einstein, pois ele construiu uma teoria da gravidade que corresponde a todos os fenômenos da física que observamos hoje.

Essa teoria também sugeriu a existência ondas gravitacionais. A base dessa previsão era que as ondas gravitacionais existem como resultado da interação gravitacional que ocorre devido à fusão de dois corpos massivos.

O que é uma onda gravitacional

Linguagem complicada esta é a excitação da métrica espaço-tempo. "Digamos que o espaço tem uma certa elasticidade e as ondas podem passar por ele. É como quando jogamos uma pedra na água e as ondas se espalham", disse o Doutor em Ciências Físicas e Matemáticas ao LIGA.net.

Os cientistas conseguiram provar experimentalmente que tal flutuação ocorreu no Universo e uma onda gravitacional correu em todas as direções. “Pela primeira vez, o fenômeno de uma evolução tão catastrófica de um sistema binário foi registrado por um método astrofísico, quando dois objetos se fundem em um, e essa fusão leva a uma liberação muito intensa de energia gravitacional, que então se propaga no espaço em na forma de ondas gravitacionais”, explicou o cientista.

Como é (foto - EPA)

Essas ondas gravitacionais são muito fracas e para que possam oscilar no espaço-tempo é necessária a interação de corpos muito grandes e massivos para que a força do campo gravitacional seja grande no local de geração. Mas, apesar de sua fraqueza, o observador após um certo tempo (igual à distância até a interação dividida pela velocidade do sinal) registrará essa onda gravitacional.

Vamos dar um exemplo: se a Terra caísse sobre o Sol, ocorreria uma interação gravitacional: a energia gravitacional seria liberada, uma onda gravitacional esfericamente simétrica se formaria, e o observador poderia registrá-la. "Aqui, ocorreu um fenômeno semelhante, mas único, do ponto de vista da astrofísica: dois corpos massivos - dois buracos negros - colidiram", observou Gnatyk.

De volta à teoria

Um buraco negro é outra previsão da teoria geral da relatividade de Einstein, que prevê que um corpo que tem uma massa enorme, mas essa massa está concentrada em um volume pequeno, pode distorcer significativamente o espaço ao seu redor, até o seu fechamento. Ou seja, assumiu-se que quando uma concentração crítica da massa desse corpo for atingida - tal que o tamanho do corpo seja menor que o chamado raio gravitacional, então o espaço se fechará em torno desse corpo e sua topologia será ser tal que nenhum sinal dele se espalhe para fora do espaço fechado não pode.

"Ou seja, um buraco negro, em termos simples, é um objeto massivo que é tão pesado que fecha o espaço-tempo em torno de si mesmo", diz o cientista.

E nós, segundo ele, podemos enviar qualquer sinal para esse objeto, mas ele não pode nos enviar. Ou seja, nenhum sinal pode ir além do buraco negro.

Um buraco negro vive de acordo com as leis físicas usuais, mas como resultado da forte gravidade, nem um único corpo material, mesmo um fóton, é capaz de ir além dessa superfície crítica. Os buracos negros são formados durante a evolução das estrelas comuns, quando o núcleo central colapsa e parte da matéria da estrela, colapsando, se transforma em um buraco negro, e a outra parte da estrela é ejetada na forma de uma concha de supernova, transformando-se em o chamado "flash" de uma supernova.

Como vimos a onda gravitacional

Vamos dar um exemplo. Quando temos dois flutuadores na superfície da água e a água está calma, a distância entre eles é constante. Quando uma onda vem, ela desloca essas bóias e a distância entre as bóias muda. A onda passou - e os flutuadores retornam às suas posições anteriores, e a distância entre eles é restaurada.

Uma onda gravitacional se propaga de maneira semelhante no espaço-tempo: comprime e estica os corpos e objetos que se encontram em seu caminho. “Quando um determinado objeto é encontrado no caminho de uma onda, ele se deforma ao longo de seus eixos e, após sua passagem, retorna à sua forma anterior. Sob a influência de uma onda gravitacional, todos os corpos são deformados, mas essas deformações são muito insignificante”, diz Hnatyk.

Quando a onda passou, o que foi registrado pelos cientistas, o tamanho relativo dos corpos no espaço mudou por um valor da ordem de 1 vezes 10 elevado a menos 21. Por exemplo, se você pegar uma régua de metro, ela encolheu de tal forma que era seu tamanho, multiplicado por 10 ao menos 21º grau. Esta é uma quantidade muito pequena. E o problema foi que os cientistas tiveram que aprender a medir essa distância. Os métodos convencionais deram uma precisão da ordem de 1 a 10 elevado à 9ª potência de um milhão, mas aqui é necessária uma precisão muito maior. Para isso, criaram as chamadas antenas gravitacionais (detectores de ondas gravitacionais).

Observatório LIGO (foto - EPA)

A antena que registrava as ondas gravitacionais é construída desta forma: são dois tubos, com cerca de 4 quilômetros de comprimento, dispostos no formato da letra "L", mas com os mesmos braços e em ângulos retos. Quando uma onda gravitacional incide sobre o sistema, ela deforma as asas da antena, mas dependendo de sua orientação, deforma uma mais e outra menos. E então há uma diferença de caminho, o padrão de interferência do sinal muda - há uma amplitude total positiva ou negativa.

“Ou seja, a passagem de uma onda gravitacional é semelhante a uma onda na água que passa entre dois flutuadores: se medissemos a distância entre eles durante e após a passagem da onda, veríamos que a distância mudaria, e então se tornaria o mesmo de novo”, disse Gnatyk.

Ele também mede a mudança relativa na distância das duas asas do interferômetro, cada uma com cerca de 4 quilômetros de comprimento. E apenas tecnologias e sistemas muito precisos podem medir esse deslocamento microscópico das asas causado por uma onda gravitacional.

No limite do universo: de onde veio a onda

Os cientistas registraram o sinal usando dois detectores, que nos Estados Unidos estão localizados em dois estados: Louisiana e Washington a uma distância de cerca de 3 mil quilômetros. Os cientistas conseguiram estimar de onde e de que distância veio esse sinal. As estimativas mostram que o sinal veio de uma distância de 410 Megaparsecs. Um megaparsec é a distância que a luz percorre em três milhões de anos.

Para facilitar a imaginação: a galáxia ativa mais próxima de nós com um buraco negro supermassivo no centro é a Centaurus A, que está a quatro Megaparsecs da nossa, enquanto a Nebulosa de Andrômeda está a uma distância de 0,7 Megaparsecs. "Ou seja, a distância de onde veio o sinal da onda gravitacional é tão grande que o sinal chegou à Terra por cerca de 1,3 bilhão de anos. São distâncias cosmológicas que atingem cerca de 10% do horizonte do nosso Universo", disse o cientista.

A essa distância, em alguma galáxia distante, dois buracos negros se fundiram. Esses buracos, por um lado, eram relativamente pequenos em tamanho e, por outro, grande poder amplitude do sinal indica que eles eram muito pesados. Foi estabelecido que suas massas eram respectivamente 36 e 29 massas solares. A massa do Sol, como você sabe, é um valor que é igual a 2 vezes 10 elevado à 30ª potência de um quilograma. Após a fusão, esses dois corpos se fundiram e agora em seu lugar se formou um único buraco negro, que tem uma massa igual a 62 massas solares. Ao mesmo tempo, aproximadamente três massas do Sol se espalharam na forma de energia das ondas gravitacionais.

Quem fez a descoberta e quando

Cientistas do projeto internacional LIGO conseguiram detectar uma onda gravitacional em 14 de setembro de 2015. LIGO (Observatório de Gravitação por Interferometria a Laser)é um projeto internacional em que participam vários estados que fizeram uma certa contribuição financeira e científica, em particular os EUA, Itália, Japão, que estão avançados no campo desses estudos.

Professores Rainer Weiss e Kip Thorne (foto - EPA)

A seguinte imagem foi registrada: houve um deslocamento das asas do detector gravitacional, como resultado da passagem real de uma onda gravitacional pelo nosso planeta e por esta instalação. Isso não foi relatado então, pois o sinal tinha que ser processado, "limpo", sua amplitude encontrada e verificada. Este é um procedimento padrão: desde uma descoberta real até o anúncio de uma descoberta, leva vários meses para emitir uma reclamação válida. "Ninguém quer estragar sua reputação. Esses são todos dados secretos, antes da publicação - ninguém sabia sobre eles, havia apenas rumores", disse Hnatyk.

História

As ondas gravitacionais vêm sendo estudadas desde os anos 70 do século passado. Durante este tempo, uma série de detectores foram criados e uma série de pesquisa fundamental. Nos anos 80, o cientista americano Joseph Weber construiu a primeira antena gravitacional na forma de um cilindro de alumínio, que tinha um tamanho da ordem de vários metros, equipado com sensores piezo que deveriam registrar a passagem de uma onda gravitacional.

A sensibilidade deste instrumento era um milhão de vezes pior do que os detectores atuais. E, é claro, ele não conseguiu realmente consertar a onda naquele momento, embora Weber tenha dito que o fez: a imprensa escreveu sobre isso e ocorreu um "boom gravitacional" - o mundo imediatamente começou a construir antenas gravitacionais. Weber incentivou outros cientistas a estudar as ondas gravitacionais e continuar seus experimentos sobre esse fenômeno, o que possibilitou aumentar a sensibilidade dos detectores em um milhão de vezes.

No entanto, o próprio fenômeno das ondas gravitacionais foi registrado no século passado, quando os cientistas descobriram um pulsar duplo. Foi um registro indireto da existência de ondas gravitacionais, comprovado graças a observações astronômicas. O pulsar foi descoberto por Russell Hulse e Joseph Taylor em 1974 enquanto observavam com o radiotelescópio do Observatório de Arecibo. Cientistas foram premiados premio Nobel em 1993 "pela descoberta de um novo tipo de pulsar que abriu novas possibilidades para o estudo da gravidade".

Pesquisa no mundo e na Ucrânia

Na Itália, um projeto semelhante chamado Virgo está próximo de ser concluído. O Japão também pretende lançar um detector semelhante em um ano, a Índia também está preparando um experimento desse tipo. Ou seja, em muitas partes do mundo existem detectores semelhantes, mas eles ainda não atingiram esse modo de sensibilidade para que possamos falar em fixação de ondas gravitacionais.

"Oficialmente, a Ucrânia não é membro do LIGO e também não participa dos projetos italiano e japonês. Entre essas áreas fundamentais, a Ucrânia está agora participando do projeto LHC (LHC - Large Hadron Collider) e do CERN" (vamos oficialmente torne-se membro somente após pagar a taxa de entrada) ", - Bogdan Gnatyk, Doutor em Ciências Físicas e Matemáticas, disse à LIGA.net.

Segundo ele, desde 2015 a Ucrânia é membro pleno da colaboração internacional CTA (MChT-Cherenkov Telescope Array), que está construindo um moderno telescópio multi TeV ampla faixa gama (com energias de fótons de até 1014 eV). "As principais fontes de tais fótons são precisamente a vizinhança de buracos negros supermassivos, cuja radiação gravitacional foi registrada pela primeira vez pelo detector LIGO. Portanto, a abertura de novas janelas em astronomia - ondas gravitacionais e multi TeV novo campo eletromagnético nos promete muitas outras descobertas no futuro”, acrescenta o cientista.

O que vem a seguir e como o novo conhecimento ajudará as pessoas? Os estudiosos discordam. Alguns dizem que este é apenas mais um passo na compreensão dos mecanismos do universo. Outros veem isso como os primeiros passos em direção a novas tecnologias para se mover no tempo e no espaço. De uma forma ou de outra, esta é uma descoberta em novamente provou quão pouco entendemos e quanto ainda há para ser aprendido.