The Laser Interferometer Gravitational-Wave
Observatory (LIGO) Livingston Observatory
Επιμέλεια Σοφία Ντρέκου, Αρθρογράφος
Τα βαρυτικά κύματα είναι ο πιο «αποδοτικός»
τρόπος να παρατηρούμε το σύμπαν.
Κυριακή της Σταυροπροσκυνήσεως και σε σχήμα σταυρού είναι οι 2 πολώσεις των βαρυτικών κυμάτων που παρατηρήθηκαν/μετρήθηκαν 14.09.2015 δηλαδή της Ύψωσης του Σταυρού, όταν έλαβε χώρα η διάρκειας μικρότερης του 1/5 sec συγχώνευση μαύρων τρυπών, για να δημοσιευτούν την 11.02.2016.
Οι 2 πολώσεις έχουν αφενός το σχήμα του ορθού σταυρού αφετέρου το Χ σταυρού Αγίου Ανδρέα. Η πόλωση μιας ακτινοβολίας όπως η βαρυτική, θα γίνει αντιληπτή αν μιλήσουμε για την πόλωση της ηλεκτρομαγνητικής, όπου τα κύματα δονούνται σε προτιμητέα κατεύθυνση, π.χ. η αντανάκλαση ηλιακού φωτός επί επιφανείας θαλάσσης επιστρέφει ως πολωμένο φως με ταλάντωση των κυμάτων μόνο σε οριζόντιο επίπεδο, ενώ με γυαλιά Polaroid επιτρέπεται να περνούν τα Η/Μ κύματα κάθετης ταλάντωσης, απορροφώντας την ενοχλητική αντανάκλαση.
Η κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου πολώνεται από το υλικό μέσο διάδοσης της και φέρει ιστορικές πληροφορίες από την εποχή του πληθωρισμού στα 10Λ-35sec μετά bing bang, με τη πιο περιζήτητη ασθενή πόλωση στροβιλώδους τύπου, που δεν έχουμε ακόμη καταφέρει να μετρήσουμε από την αλληλεπίδραση φωτονίων με αρχέγονα βαρυτικά κύματα.
Η δημοσίευση της 11.02.2016 οδήγησε στο Nobel Φυσικής 2017 από Kip Thorne (ήρθε στην Ελλάδα για διάλεξη), Rainer Weiss και Barry Barish, ενώ τα 5 χρόνια που ακολούθησαν οι εντοπίσεις άλλων 50 γεγονότων όπως συγχωνεύσεις μελανών οπών και αστέρων νετρονίων, που να ανιχνεύονται τα βαρυντικά τους κύματα εκμεταλλευόμενοι το γνωστό από Οπτική Φυσική Λυκείου φαινόμενο συμβολής κυμάτων με συμβολόμετρα/ιντερφερόμετρα, όπως τα 2 αμερικανικά του LIGO και το ιταλογαλλικό του VIRGO στην Πίζα (που παίζει με την βαρύτητα ήδη στον κεκλιμένο πύργο της), εξ ου και ο dr Αστροσωματιδιακής Φυσικής Σταύρος Κατσανέβας.
Την 17.08.2017 τα 3 ανωτέρω ιντερφερόμετρα με τριγωνισμό δεδομένων, αλλά και συνδυασμό δεδομένων ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων (οπτικά και ραδιοκύματα), ήτοι κάνοντας εφαρμογή της σύγχρονης πολυμηνυματικής αστρονομίας (όπως ήδη έχει αναφερθεί και σε παλαιότερη δημοσίευση) παρατήρησαν σύντηξη αστέρων νετρονίων στον αστερισμό Λύρας με παραγωγή νεφών βαρέων στοιχείων μεταξύ των οποίων χρυσός Au και πλατίνα Pt, που κάποτε από τέτοιες ανάλογες συντήξεις ή εκρήξεις supernova υπερκαινοφανών αστέρων, μάζεψε και το ηλιακό μας σύστημα και όλο το χρυσάφι π.χ. της Γης (χωρά σε ολυμπιακή πισίνα και τα ομόλογα που κυκλοφορούν και το παριστάνουν υπερπολλαπλάσιο είναι φούμαρα, αλλά σσσσσ...στ μην το πείτε σε πολλούς γιατί θα ξεσπάσει οικονομική ...κρίση).
Όλα τα ανωτέρω, τα παρουσιάζει στο video Αστρονομικής Ένωσης Σπάρτης, πριν τον Κατσανέβα ο ερασιτέχνης κοσμολόγος ενδοκρινολόγος (κι εσείς μπορείτε να γίνετε διαβάζοντας, ασχολούμενοι λίγο...) Θανάσης Ευαγγελόπουλος από 9:45' έως 30:35' του video (συγνώμη που δεν έχω χρόνο και λογισμικό να σας το περικόψω), ενώ από τον Κατσανέβα, s.o.s. είναι η ανάλυση λειτουργίας συμβολομέτρου VIRGO από 1:03:10'' έως 1:10:34'' (στο 1:05:38'' ως γλώσσα αστειευόμενη/λανθάνουσα που λέει αλήθειες κάνει λογοπαίγνιο με τους "άμαζους" αγγέλους επικαιροποιώντας την «λεπτή ύλη» τους κατά Μέγα Βασίλειο), αλλά και από 1:25:26'' έως 1:26:18'' όπου κατονομάζει τους Έλληνες επιστήμονες που διαπρέπουν στα βαρυτικά κύματα.
Όλα ξεκίνησαν από Einstein αρχές 20ου με την ιδέα ότι η βαρυτική δεν είναι η 4η δύναμη αλλά η καμπύλωση/αλλαγή γεωμετρίας του «ζελαί/κρέμας καραμελαί» του χωροχρόνου, που μεταδίδεται και αυτή ως ασθενές κύμα ως εμάς. Τα ασθενή βαρυτικά κύματα διαδίδονται διαρκώς (κι όχι στιγμιαία όπως οι ως άνω αστροσυγχωνεύσεις) με υπολογίσιμο πλέον τρόπο, από τετραπολικά σώματα, όπου ο άξονας συμμετρίας δεν συμπίπτει με τον άξονα περιστροφής (π.χ. μπάλα ράγκμπυ, πεπόνι, ζεύγη/δίπολα αστέρων νετρονίων/μελανών οπών, όχι ο... ήλιος μας είναι εργένης κι όχι ζευγαρωμένος!!).
Αργότερα ήρθε η Κβαντική θεωρία πεδίου να διαφωνήσει/συμπληρώσει τον Einstein προβλέποντας ως σωματίδια αλληλεπίδρασης βαρυτικής δύναμης τα βαρυόνια/γκραβιτόνια, μηδενικής (οπότε περιορίζονται από όριο ταχύτητας φωτός) ή αμελητέας μάζας (άρα είναι λίγο πιο αργά από φως), ωστόσο η πειραματική επαλήθευσή τους οικονομοτεχνικά, λόγω μεγέθους απαιτουμένων επιταχυντών σωματιδίων, μετατοπίζεται από απώτατο μέλλον έως ...ποτέ.
Το κλειδί κατανόησης, όπως καταλαβαίνετε... είναι ο εορταζόμενος Σταυρός και Αυτός που καταδέχτηκε να κρεμαστεί πάνω του για χάρη μας και δεν προσεγγίζεται μόνο με γνώση, θέλει και απειροελάχιστη πίστη.
VIDEO: Virgo - O Ευρωπαϊκός Ανιχνευτής Bαρυτικών Κυμάτων
Τα βαρυτικά κύματα άνοιξαν ένα καινούριο παράθυρο στην παρατήρηση και κατανόηση ολοκλήρου του σύμπαντος... Τα τελευταία 5 χρόνια, παρατηρούμε συνεχώς συγχωνεύσεις μαύρων τρυπών και αστέρων νετρονίων από το υπερπέραν. Στη ρηξικέλευθη αυτή μέθοδο να βλέπουμε το σύμπαν, συμβάλλει έντονα το ευρωπαϊκό γιγάντιο ιντερφερόμετρο Virgo στη βόρεια Ιταλία.
Ο διευθυντής του ευρωπαϊκού παρατηρητήριου βαρύτητας (EGO), όπου βρίσκεται το Virgo, είναι Έλληνας, ο εξαιρετικός καθηγητής κ. Κατσανέβας Σταύρος, που την ερχόμενη Κυριακή θα μας ξεναγήσει στα μυστικά μονοπάτια του Virgo, και θα μας εξηγήσει τον τρόπο λειτουργίας του.
Ο κ. Σταύρος Κατσανέβας ήταν ο πρώτος πρόεδρος της Ευρωπαϊκής Κοινοπραξίας Αστροσωματιδιακής Φυσικής – Astroparticle Physics European Consortium-APPEC. Σήμερα είναι καθηγητής στο Πανεπιστήμιο Université de Paris, στο οποίο και παλαιότερα ήταν Διευθυντής του εργαστήριου Αστροσωματιδιακής Φυσικής και Κοσμολογίας (APC).
Προλογίζει ο Θανάσης Ευαγγελόπουλος, τον κόσμο των βαρυτικών κυμάτων τότε που πρώτο-ανιχνεύθηκαν, και ερμηνεύει την φύση τους.
Αέναη επΑνάσταση | Sophia-Ntrekou.gr
LIGO
Το Παρατηρητήριο Βαρυτικών Κυμάτων Μέσω Συμβολόμετρου Λέιζερ (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory - LIGO) είναι ένα πείραμα και παρατηρητήριο φυσικής μεγάλης κλίμακας που έχει σχεδιαστεί για να ανιχνεύει κοσμικά βαρυτικά κύματα και να αναπτύσσει παρατηρήσεις βαρυτικών κυμάτων ως αστρονομικό εργαλείο.
ΔΕΙΤΕ: Η σκοτεινή ενέργεια είναι ίσως το μεγαλύτερο αίνιγμα της σύγχρονης αστροφυσικής, η διαστολή του σύμπαντος και ο θερμικός θάνατος του απώτατου μέλλοντος (videos)
Ερευνητές του ΑΠΘ στους συγγραφείς της ανακοίνωσης
σπάνιας ανακάλυψης κατά την ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων
Aerial views of LIGO Hanford Observatory
Η φωτογραφία δείχνει την τοποθεσία του ανιχνευτή Livingston. Το εργαστήριο LIGO λειτουργεί σε δύο τοποθεσίες ανιχνευτών, μια κοντά στο Hanford στην ανατολική Ουάσιγκτον και μια άλλη κοντά στο Livingston της Λουιζιάνα. (βλ. παρακάτω)
English: LIGO Livingston: The LIGO Laboratory operates two detector sites, one near Hanford in eastern Washington, and another near Livingston, Louisiana. This photo shows the Livingston detector site. (LIGO Lab)
ΜΑΚΕΔΟΝΙΑ /Σάββατο 6 Απριλίου 2024, 08:54:51
Η συγχώνευση ενός αστέρα νετρονίων και ενός άγνωστου συμπαγούς αντικειμένου ανακοινώθηκε χθες στις 10 μ.μ. ώρα Ελλάδος, από την κοινοπραξία των ανιχνευτών βαρυτικών κυμάτων LIGO, Virgo και KAGRA, οι οποίοι βρίσκονται στις Ηνωμένες Πολιτείες, την Ιταλία και την Ιαπωνία. Η παρατήρηση της πηγής με την κωδική ονομασία GW230529, έγινε στις 29 Μαΐου 2023 και υπολογίζεται ότι ανιχνεύτηκε με πιθανότητα σφάλματος μόλις ένα στα χίλια χρόνια, σύμφωνα με τη δημόσια ανακοίνωση, που υπογράφουν μεταξύ άλλων ο καθηγητής Νικόλαος Στεργιούλας και οι υποψήφιοι διδάκτορες Αργυρώ Σασλή, Δημήτριος Πέσιος και Γρηγόριος Παπιγκιώτης -μέλη της μόνης ελληνικής ερευνητικής ομάδας, που συμμετέχει στην κοινοπραξία, αποτελούμενης συνολικά από 10 ερευνητές των Τμημάτων Φυσικής και Πληροφορικής του ΑΠΘ, δύο συνεργάτες από το ΕΚΠΑ, μία στο Swiss Data Science Center στο ETH της Ζυρίχης και έναν στο ινστιτούτο GSI στο Darmstadt.
«Πρόκειται για τη συγχώνευση ενός συμπαγούς διπλού συστήματος, όπου το ένα αντικείμενο είναι αμφίβολης φύσης, καθώς έχει μάζα μεγαλύτερη από το αναμενόμενο εύρος για τους αστέρες νετρονίων και μικρότερη από το αναμενόμενο εύρος για τις μελανές οπές», δήλωσε στο ΑΠΕ-ΜΠΕ ο καθηγητής του Τμήματος Φυσικής του ΑΠΘ, Νίκος Στεργιούλας.
Οι συγχωνεύσεις αστέρων νετρονίων- μελανών οπών είναι σπάνια γεγονότα, συνεπώς κάθε επιπρόσθετη ανίχνευση είναι εξαιρετικά πολύτιμη για τη μελέτη των ρυθμών συγχώνευσης και επίσης για τον χαρακτηρισμό των πληθυσμών των μελανών οπών και των αστέρων νετρονίων, που είναι ένας από τους στόχους της αστρονομίας βαρυτικών κυμάτων.
Η ομάδα του ΑΠΘ, όπως εξήγησε ο κ. Στεργιούλας, μεταξύ άλλων εξειδικεύεται και στην μοντελοποίηση των αστέρων νετρονίων ως πηγών βαρυτικών κυμάτων, καθώς και στην κατασκευή αλγορίθμων για μελλοντικές ανιχνεύσεις από συγκρούσεις αστέρων νετρονίων, χρησιμοποιώντας τεχνητά νευρωνικά δίκτυα. Οι ερευνητές που συμμετείχαν στη χθεσινή ανακοίνωση, έλαβαν μέρος στη λειτουργία του πειράματος κατά την τρέχουσα τέταρτη περίοδο παρατήρησης, που ξεκίνησε τον Μάιο του 2023.
Οι υποθέσεις για το άγνωστο συμπαγές αντικείμενο
Από την ανάλυση που ακολούθησε την ανίχνευση και τη σύγκριση με άλλα συμβάντα, οι ερευνητές συγκλίνουν περισσότερο στην υπόθεση ότι το κύριο συμπαγές αντικείμενο του διπλού συστήματος GW230529 ήταν μία μελανή οπή.
«Η διαδικασία σχηματισμού που οδήγησε στο GW230529 είναι αβέβαιη. Η τρέχουσα γνώση από τις εκρήξεις υπερκαινοφανών σε υπερμεγέθη αστέρια δεν υποστηρίζει ένα τέτοιο σενάριο ως την προέλευση του κύριου αντικειμένου στο διπλό σύστημα, λόγω της μικρής του μάζας. Ένα πιο πιθανό σενάριο είναι ο σχηματισμός μιας μελανής οπής να συμβαίνει μετά την έκρηξη υπερκαινοφανούς λόγω προσαύξησης της εναπομείνουσας υπολειμματικής ύλης στον αστρικό πυρήνα», σημείωσε ο κ. Στεργιούλας, προσθέτοντας ότι ένα άλλο πιθανό σενάριο για τον σχηματισμό του κύριου συμπαγούς αντικειμένου είναι να έγινε μέσω της συγχώνευσης ενός διπλού συστήματος αστέρων νετρονίων.
«Σε αυτήν την περίπτωση μπορούμε να φανταστούμε ότι το δευτερεύον αντικείμενο είναι μέλος ενός προηγούμενου τριπλού ή τετραπλού συστήματος, ή ακόμα ότι αιχμαλωτίστηκε από το κύριο αντικείμενο ενώ εξελίσσονταν σε νεαρό αστρικό σύστημα σε ένα ενεργό γαλαξιακό πυρήνα. Επίσης, δεν μπορούμε ακόμα να αποκλείσουμε μια μη αστρική προέλευση, όπως μια αρχέγονη μελανή οπή», εξήγησε.
Σε ό,τι αφορά τη σπουδαιότητα της ανακάλυψης ο κ. Στεργιούλας υπογράμμισε ότι «η περαιτέρω έρευνα διπλών συστημάτων στο κατώτερο διάκενο μάζας, όπως η ανίχνευση GW230529, θα μας επιτρέψει να διευρύνουμε την κατανόησή μας για τους πληθυσμούς των μελανών οπών και των αστέρων νετρονίων» και «το γεγονός αυτό με τη σειρά του θα δώσει τη δυνατότητα καλύτερης κατανόησης των μηχανισμών σχηματισμού αυτών των αντικειμένων, και ειδικά για τους αστέρες νετρονίων, την εσωτερική τους δομή».
Πώς γίνονται οι συγχωνεύσεις συμπαγών διπλών συστημάτων
Η πρώτη άμεση ανίχνευση των βαρυτικών κυμάτων το 2015 από την πηγή GW150914, σηματοδότησε την έναρξη μιας νέας εποχής για την αστρονομία. Από τότε, έχουν γίνει πολλές ακόμα ανιχνεύσεις βαρυτικών κυμάτων, προερχόμενες από διαφορετικά είδη πηγών. Όλες αφορούν συγχωνεύσεις συμπαγών διπλών συστημάτων, αποτελούμενες από αστέρες νετρονίων ή/και μελανές οπές.
Η μελανή οπή αποτελεί συμπαγές αντικείμενο τόσο πυκνό, ώστε η ταχύτητα που απαιτείται για την διαφυγή από την εμβέλεια του, είναι μεγαλύτερη από εκείνη της ταχύτητας του φωτός. Αυτό το καθιστά ορατό ως μια μαύρη περιοχή του διαστήματος, καθώς φως από αυτήν την περιοχή δεν μπορεί να φτάσει προς εμάς.
Ο αστέρας νετρονίων είναι ένα εξαιρετικά πυκνό συμπαγές αντικείμενο που αποτελείται σχεδόν αποκλειστικά από νετρόνια με μια μικρή πρόσμιξη πρωτονίων και ηλεκτρονίων, καθώς τα άτομα δεν μπορούν να αντέξουν τις συνθήκες πίεσης. Προκύπτουν από την κατάρρευση αστέρων μεγάλης μάζας μετά από μια διαδικασία που ονομάζεται έκρηξη υπερκαινοφανούς.
Η Συγχώνευση ενός συμπαγούς διπλού συστήματος αποτελείται από δύο μελανές οπές, δύο αστέρες νετρονίων ή μία μελανή οπή και έναν αστέρα νετρονίων, που κινούνται σπειροειδώς και τελικά συγχωνεύονται. Ολόκληρη η διαδικασία παράγει βαρυτικά κύματα που αυξάνονται σε συχνότητα και πλάτος, καθώς τα δύο αντικείμενα πλησιάζουν μεταξύ τους και επιταχύνονται. Το αποτέλεσμα της συγχώνευσης μπορεί να είναι είτε ένας αστέρας νετρονίων είτε μία μελανή οπή, ανάλογα με το αρχικό σύστημα.
Οι απεικονίσεις των βαρυτικών κυμάτων έγιναν από τους I. Markin (Potsdam University), T. Dietrich (Potsdam University and Max Planck Institute for Gravitational Physics), H. Pfeiffer, A. Buonanno (Max Planck Institute for Gravitational Physics).
Τί είναι το Βαρυτικό κύμα
Δισδιάστατη παράσταση βαρυτικών κυμάτων.
Δύο αστέρες νετρονίων τριγυρίζουν ο ένας
τον άλλον και προκαλούν το φαινόμενο.
Ripples in spacetime generated by fast orbiting
stars (neutron stars, white dwarfs or black holes)
Two-dimensional representation of gravitational waves
generated by two neutron stars orbiting each other.
Στη Φυσική, τα βαρυτικά κύματα είναι κυματισμοί της καμπυλότητας του χωροχρονικού συνεχούς που διαδίδονται ως κύματα από την πηγή προς τα έξω. Προβλέφθηκαν το 1916 από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν στη βάση της θεωρίας του της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας και μεταφέρουν ενέργεια υπό την μορφή βαρυτικής ακτινοβολίας.
Η ύπαρξή τους είναι συνέπεια του αναλλοίωτου του μετασχηματισμού Λόρεντς στη γενική σχετικότητα, δεδομένης της έννοιας πεπερασμένης ταχύτητας διάδοσης των φυσικών αλληλεπιδράσεων.
Αντιθέτως, τα κύματα βαρύτητας δεν μπορούν να υφίστανται στη νευτώνεια θεωρία της βαρύτητας, η οποία διατυπώνει ότι οι φυσικές αλληλεπιδράσεις διαδίδονται με άπειρη ταχύτητα.
Διάφοροι ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων είναι υπό κατασκευή ή σε λειτουργία, όπως το αναβαθμισμένο LIGO το οποίο ξεκίνησε παρατηρήσεις τον Σεπτέμβριο του 2015.
Πιθανές πηγές ανιχνεύσιμων βαρυτικών κυμάτων περιλαμβάνουν δυαδικά αστρικά συστήματα που αποτελούνται από λευκούς νάνους, αστέρες νετρονίων ή μαύρες τρύπες.
Στις 11 Φεβρουαρίου 2016, οι ομάδες συνεργασιών LIGO και Virgo ανακοίνωσαν επίσημα ότι έκαναν την πρώτη παρατήρηση των βαρυτικών κυμάτων, που προέρχονταν από ένα ζευγάρι μαύρων τρυπών που συγχωνεύονταν, χρησιμοποιώντας τους ανιχνευτές του αναβαθμισμένου LIGO.
Τα βαρυτικά κύματα μπορούν θεωρητικά να υπάρξουν σε όλες τις συχνότητες. Πρακτικά, βαρυτικά κύματα πολύ χαμηλής συχνότητας είναι αδύνατον να ανιχνευθούν. Το φάσμα βαρυτικών κυμάτων εκτιμάται από 10-7Hz ως 1011Hz καθώς το άνω όριο περιορίζεται από την μη ύπαρξη πηγών βαρυτικής ακτινοβολίας υψηλών συχνοτήτων.
Παρότι έως τις αρχές του 2016 δεν είχε ακόμη αποδειχθεί η ύπαρξη τους, έχει έμμεσα δειχθεί η ύπαρξη βαρυτικής ακτινοβολίας από τον εκφυλισμό τροχιών διπλών αστρικών συστημάτων (π.χ. το πάλσαρ PSR B1913+16 από τους Ράσελ Άλαν Χαλς και Τζόσεφ Χούτον Τέιλορ).
Τον Φεβρουάριο του 2016 ανακοινώθηκε από τους επιστήμονες η επιτυχής παρατήρηση τους από το LIGO η οποία επιβεβαίωνε χωρίς αμφιβολίες την ύπαρξη τους, μια εξέλιξη η οποία χαιρετίστηκε ως η μεγαλύτερη ανακάλυψη του αιώνα καθώς:
επιτρέπουν την άμεση παρατήρηση της Μεγάλης Έκρηξης, κάτι που τα συμβατικά τηλεσκόπια τα οποία συλλέγουν ακτινοβολία φωτός αδυνατούσαν καθώς μπορούν να παρατηρήσουν μόνο έως 400.000 έτη μετά τη Μεγάλη Έκρηξη λόγω της μη επαρκούς διασποράς του φωτός.
επιτρέπουν την παρατήρηση αντικειμένων στο σύμπαν τα οποία δεν εκπέμπουν φως όπως μαύρες τρύπες και σκοτεινή ύλη.
Βιβλιογραφία
• Bernard F. Schutz (2003). Gravity from the ground up - an introductory guide to gravity and general relativity. Cambridge: University Press. ISBN 978-0-521-45506-0.
• Radford, Tim (2016-02-11). «Gravitational waves: discovery hailed as breakthrough of the century» (στα αγγλικά). The Guardian. wikipedia.org
Περισσότερα Θέματα: Επιστήμη, Σταυρός
Σταυροπροσκυνήσεως, Κόσμος, Αϊνστάιν
FaceBook: Van Gel Span 4 Απριλίου 2021
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου