Gravitációs hullámok

[dgy]

A két LIGO érzékelőbe ugyanaz a jel érkezett (a háttérzajoktól megtisztítva ez jól látszik), néhány ezredmásodperces időkülönbséggel. Ebből egyáltalán nem lehet a forrás távolságára következtetni, csak hozzávetőleges irányára. Az éggömbön ez egy kb 100 négyzetfok nagyságú, banán alakú területet ad, valahol a Magellán-felhők környékén. A tartományban sok száz millió galaxis található.

Ha felépül a LIGO harmadik, ugyanilyen érzékeny detektora (Indiában lesz, most kötötték meg a szerződést az indiai kormánnyal - eredetileg Ausztráliába tervezték, de végül az ottani kormány nem járult hozzá), akkor az iránymeghatározás pontossága nőni fog, és egy kb egy négyzetfokos, nagyjából kör alakú területet lehet megnevezni forrásként. Még ebben is félmiliió galaxis lesz.

A forrás távolságát egészen más alapon becsülték meg. Van egy előre elkészített, sok ezer mintát tartalmazó könyvtár, amiben numerikus szimulációk sorakoznak különböző tömegű fekete lyukak különböző kezdőfeltételekkel indított keringéséről és az ennek során kibocsátott gravitációs hullámokról, illetve az e hullámok észlelésekor rögzíthető lehetséges jelalakról. E szimulációkkal hasonlították össze az észlelt jelet, így tudtak arra következtetni, mekkora volt a két ütköző fekete lyuk tömege.

Egy másik szimulációsorozat az összeolvadás utáni objektum ugyancsak gravitációs hullámok kibocsátásával járó relaxációját modellezi. Ezeket a szimulációkat az észlelt jel utolsó, lecsengő szakaszával hasonlították össze, ebből állapították meg a visszamaradt objektum tömegét.

A két adat különbsége adja meg a teljes kisugárzott energiát, ami kb 3 Nap-tömegnek felel meg.

A fentiekből kiszámítható a kibocsátott gravitációs hullám kezdeti intenzitása. Ezt kell összehasonlítani az észlelt jel intenzításával. A kettő arányából (mint a csillagászatban az abszolút és látszólagos fényesség arányából) kiszámítható az a távolság, amennyit a jelnek meg kellett tennie, hogy ennyire legyengüljön.

Ilyen nagy távolságokon ez nem egyszerűen 1/r-es csökkenést jelent, hiszen figyelembe kell venni az Univerzum tágulásának változó ütemét is.

Így jött ki, hogy a hullámok forrása kb 1,2 - 1,3 milliárd fényévre van.

Óvatosan kell bánni a gamma-adatokkal is. Azt állítják, hogy az észlelt gamma-kitörés koincidenciában volt a gravitációs hullámmal, és "ugyanonnan jött". A koincidencia valóban fennáll, 0,4 másodpercen belül ugyanakkor észlelték a kétféle jelet. Nem tudjuk ugyanakkor, hogy honnan jött a hullám, lásd a banán alakú, 100 négyzetfokos területet a déli égbolton. Kb ugyanekkora pontossággal ismerjük a gamma-jel forrását is - a két tartomány közel van egymáshoz, de még csak át sem fed... Nem tudjuk tehát, hogy a koincidenciának fizikai oka van, vagy csak véletlen.

Ha lesz legalább száz gravitációs hullám-észlelésünk, és mindegyikkel (vagy legalábbis igen sokkal) koincidenciában egy gamma-kitörés, akkor már komolyan gondolkodhatunk az ismeretlen mechanizmus fizikai magyarázatán.

És persze jó lenne, ha minél előbb felépülne a harmadik műszer.

dgy

[axis61]

[dgy]

[Banzai]

Érdekes trükkök a gravitációs hullámok befogásában

[dgy]

[api]

[laikus]

[axis61]

[srudolf]

Kicsit offtopik,
De hogyan kezeli az áltrel a newtoni gravitáció árnyékolhatatlanságát?

[dgy]

Oszlassunk el egy félreértést.

Nem a gravitációs hullámok terjednek fénysebességgel, hanem a fény (azaz az elektromágneses hullámok) terjednek a gravitáció sebességével.

A gravitáció és annak hullámszerű fodrozódása a téridő alapvető tulajdonsága. A téridő "térszerű" és "időszerű" jellemzőit egy sebességdimenziójú paraméter, a közkeletűen c-vel jelölt, és (tévedésből) fénysebességnek nevezett univerzális állandó kapcsolja össze. Persze csak azért, mert annak idején balga eleink még nem ismerték a relativitáselméletet, és nem tudták, hogy a tér meg az idő egységet alkot, ezért független mértékegységet vezettek be rájuk. Így később szükség lett egy átszámítási tényezőre. Értelmes egységrendszerben c=1 lenne, így nem lenne szükség erre a paraméterre. A téridő alapegyenleteiből következő tulajdonsága, hogy saját zavarai egységnyi (szerintünk c) sebességgel terjednek, és ennél a sebességnél (lokálisan) semmi sem haladhat gyorsabban.

A téridő ezen alaptulajdonságai jelenlegi tudásunk szerint teljesen függetlenek attól, hogy létezik-e a világban egy elektromágneses négyespotenciálnak nevezett vektoriális anyagi mező, hogy ez vajon mértékinvariáns-e, és hogy ennek következtében a mező kvantumjának nulla-e a tömege - ezért a mező hullámai épp a téridőbeli alapsebességgel (c) terjednek-e. Ha nem létezne elektromágneses mező, vagy a fotonnak tömege lenne, a világ nem sokban különbözne a mostanitól, de a "fény" (a vektormező hulláma) nem c-vel, a "fénysebességgel", hanem anál lassabban terjedne.

A c paraméter elsődleges szerepe tehát nem az, hogy ő a fény sebessége, ez csak mellékes tulajdonsága. Ez a c lényegében a téridő paramétere, másodlagosan a kölcsönhatások maximális terjedési sebessége. Az, hogy a gravitációs hullámok c-vel terjednek, a téridő alapvető jellemzője. Az, hogy a fény is, csupán véletlen, harmadlagos tényező.

dgy