Czech National Team

Informace - pomoc

Pomoc s projekty a nastavením: forest
e-mail: forest(at)czechnationalteam.cz
Administrátor: kyong
e-mail: kyong(at)czechnationalteam.cz
Statistiky: vkliber
e-mail: vkliber(at)czechnationalteam.cz

Czech National Team o. p. s. - nezisková organizace
Podpořte nás

Formula BOINC

Spřátelené weby

Česká astronomická společnost - www.astro.cz

Instituce, které podpořily vznik a provoz týmových počítačů

Intel

Vimbau

Počítadlo přístupů

Subdoména Einstei@home

* Einstein@Home - článek na pokračování: část č.2

Vydáno dne 21. 01. 2005 (8498 přečtení)

První důkazy a také samozřejmě první Nobelova cena :-)

Velikost gravitační vlny popisuje její amplituda, kterou fyzikové označují symbolem h

          Velikost gravitační vlny popisuje její amplituda, kterou fyzikové označují symbolem h. Je to bezrozměrné číslo vyjadřující, jak velkou relativní změnu vzdálenosti dvou testovacích částic (případně deformaci objektu) vlna svým průchodem vyvolá. Tedy h = Delta L / L , kde L je počáteční vzdálenost částic (původní velikost objektu) a Delta L je změna jejich vzájemné vzdálenosti.

           Hlavním faktorem je vzdálenost zdroje a účinnost zdroje (tedy množství energie, které se při daném procesu předá gravitačním vlnám). Velmi přibližně platí vztah h = 10-17 E / r, kde r je vzdálenost zdroje od Země měřená v násobcích hodnoty 30 000 světelných let (což je přibližně vzdálenost Slunce od středu Galaxie), E je zhruba energie zdroje (související s nesymetrickou změnou jeho tvaru), která je odnášena gravitačními vlnami měřená v násobcích klidové energie Slunce Moc2.

Pokud by například v blízkosti jádra Galaxie vybuchla hvězda hmotnosti Slunce a předala 10 % své energie gravitačním vlnám, bylo by r = 1 a E = 0,1. Amplituda gravitačních vln měřená na Zemi by pak byla h ~ 10-18.



          Zdálo by se tedy, že nejsnáze budou zachytitelné gravitační vlny generované výbuchem supernovy v naší Galaxii. Úskalí spočívá v tom, že k takové události dochází velmi vzácně, zhruba jednou za 30 let. Z praktického hlediska bude proto nutné zkonstruovat přinejmenším tisíckrát citlivější detektory schopné zaznamenat vlny ze vzdálenějších zdrojů. Při citlivosti 10-21 bychom již měli zachycovat gravitační vlny generované supernovami v hnízdě galaxií v souhvězdí Panny, vzdáleném od nás 40 miliónů světelných let. V tomto obrovském shluku více než 2000 galaxií je tolik hvězd, že ročně vybuchne několik supernov, což je již docela přijatelná četnost.

         Shodou okolností, řádově stejnou amplitudu by měly mít i gravitační vlny vznikající při srážkách neutronových hvězd případně černých děr na konci života binárního systému. Tyto vlny vyvolávají na Zemi relativní deformaci testovacího objektu rozměrů L o hodnotu Delta L velikosti Delta L/L = h ~ 10-21. Pro názornost uveďme, že takto malé číslo odpovídá například určení vzdálenosti Země od Slunce s přesností rozměru jediného atomu. Tak nepatrné změny rozměrů se takřka ztrácejí v kakofonii pozemského šumu.

            A to je hlavní důvod proč dosud nebyly Einsteinem předpověděné gravitační vlny přímým způsobem potvrzeny pomocí detektoru, který by takové deformace zaznamenával.

 

           Tento úkol přenechalo 20. století svému následníku. Máme dobré důvody věřit, že snad již v prvních letech našeho nového století budou sotva postřehnutelné gravitační vlny poprvé zachyceny do sítě vysoce citlivých interferometrických detektorů, jejichž výstavba se v současné době dostala do závěrečné fáze. Stavitelé jsou přesvědčeni o úspěchu, neboť při jejich konstrukci spojili svůj um relativisté i odborníci na kvantovou optiku, laserové systémy, vakuové aparatury, tlumiče vibrací, počítačovou analýzu dat i fyzikové a technici z jiných oborů. Jejich společným úsilím vznikají unikátní zařízení s technickými parametry na skutečných hranicích dnešních možností.

           Důvěra v úspěch byla navíc před několika lety podpořena sice nepřímým, zato však silným argumentem ve prospěch reálné existence gravitačních vln (a tedy i správnosti obecné teorie relativity) plynoucí z pozorování slavného binárního pulsaru PSR 1913+16.

 

PSR 1913+16

    V roce 1974 byl objeven největším radioteleskopem světa v Arecibu podvojný pulsar 1913+16 s periodou pulsací 0,059 s. Rozměry obou složek i celého systému jsou tak malé, že systém je téměř ideální relativistickou laboratoří, kterou pro nás příroda připravila. Jde o dvě neutronové hvězdy v těsné blízkosti, takže zakřivení prostoru a času, na které složky reagují, je značné. Navíc v prostoru mezi složkami není žádný rozházený materiál, který by komplikoval interpretaci měřených veličin. Snadno si můžeme udělat představu o unikátnosti soustavy. Hmotnosti složek jsou o něco vyšší než je hmotnost našeho Slunce (1,44 MS a 1,39 MS). Vzdálenost obou hvězd je ale pouhých 700 000 km, tj. stejná jako poloměr našeho Slunce!

 

Parametry pulsaru PSR 1913+16:

Hmotnost 1. složky M1 = 1,44 MS

Hmotnost 2. složky M2 = 1,39 MS

Vzdálenost složek d = 700 000 km

Rotační perioda Tr = 0,059 s

Orbitální perioda To = 7 h 45 min

 

 

            Tento systém dvou kompaktních neutronových hvězd obíhajících velmi blízko sebe (řádově ve vzdálenosti 1 milion kilometrů) s oběžnou periodou podvojného pulsaru činící 7 h 45 min a zkracující se o 76×10-6 s/rok díky vyzařování gravitačních vln byl objevem v roce 1974 Josephem Taylorem a Russellem Hulsem. Dlouhodobým měřením se zjistilo, že oběžná perioda dvojhvězdného systému se systematicky zkracuje o hodnotu 76 mikrosekund za rok, což je přesně hodnota, jakou pro takový systém předpovídá Einsteinova teorie. Vyzařováním gravitačních vln se totiž ze systému odnáší vazebná energie, takže se obě složky k sobě spirálovitě přibližují o 3 metry za rok a perioda jejich oběhu klesá. Za uvedený objev byli jeho autoři poctěni v roce 1993 Nobelovou cenou za fyziku, čímž byla existence gravitačních vln de facto oficiálně uznána i slovutnou stockholmskou institucí.

 

 

Autor:Forest

 

V třetí části se podíváme podrobně na Historii přímé detekce gravitačních vln.



Svůj komentář na tento článek, co by mělo být opraveno, či doplněno můžete napsat do této sekce na našem týmovém fóru.
Téma s komentářem k tomu konkrétnímu článku, by mělo nést stejný název, jako článek na webu.

[Akt. známka: 1,00 / Počet hlasů: 2] 1 2 3 4 5
Celý článek | Autor: Dušan Vykouřil (forest) | Informační e-mailVytisknout článek
sonna.com.ua


Czech National Team | Projekty CNT | Statistiky CNT | Distribuované výpočty CNT | SETI CNT | Einstein CNT | Asteroids | Fórum CNT | Chat CNT | Galerie CNT | RSS


© Czech National Team, o.s.