Víme, že pole fyziky má mnoho aspektů, díky nimž je pro většinu lidí docela obtížné porozumět. Jedním z těchto aspektů je gravitační vlny. Vědec tyto vlny předpověděl Albert Einstein a byly objeveny 100 let po jejich predikci. Představují průlom pro vědu v Einsteinově teorii relativity.
Tento článek proto věnujeme tomu, abychom vám řekli vše, co potřebujete vědět o gravitačních vlnách, jejich charakteristikách a důležitosti.
Co jsou gravitační vlny
Mluvíme o znázornění narušení v časoprostoru, které je generováno existencí zrychleného masivního tělesa produkujícího expanzi energie všemi směry rychlostí světla. Fenomén gravitačních vln umožňuje časoprostoru protáhnout se, aniž by se mohl vrátit do původního stavu. Generuje také mikroskopické poruchy, které lze vnímat pouze ve vyspělých vědeckých laboratořích. Všechny gravitační poruchy se mohou šířit rychlostí světla.
Obvykle se vyskytují mezi dvěma nebo více vesmírnými tělesy, která produkují šíření energie, která je transportována všemi směry. Je to jev, který způsobuje, že se časoprostor roztáhne takovým způsobem, že se může vrátit do původního stavu. Objev gravitačních vln velmi významně přispěl ke studiu vesmíru prostřednictvím jejích vln. Díky tomu lze navrhnout další modely pro pochopení chování prostoru a všech jeho charakteristik.
Objev
Ačkoli jednou z posledních hypotéz Alberta Einsteina v jeho teorii relativity byl popis gravitačních vln, byly objeveny o století později. Tím pádem, existenci těchto gravitačních vln, na které Einstein poukázal, lze potvrdit. Podle tohoto vědce existence tohoto typu vln pocházela z matematického odvození, které tvrdilo, že žádný objekt ani signál nemůže být rychlejší než světlo.
Již o sto let později v roce 2014 oznámila observatoř BICEP2 objev a terasy gravitačních vln, které byly generovány během expanze vesmíru v Velký třesk. Krátce poté mohla být tato zpráva popřena, když se ukázalo, že to není skutečné.
O rok později se vědcům v experimentu LIGO podařilo tyto vlny detekovat. Tím si zajistili účast na hlásání novinek. Proto, Ačkoli byl objev v roce 2015, oznámili ho v roce 2016.
Hlavní charakteristiky a původ gravitačních vln
Uvidíme, jaké jsou nejreprezentativnější charakteristiky, díky nimž jsou gravitační vlny jedním z nejdůležitějších objevů v oblasti fyziky v posledních letech. Jedná se o poruchy, které mění rozměry časoprostoru takovým způsobem, že se mu podaří jej rozšířit, aniž by mu umožnil návrat do původního stavu. Hlavní charakteristikou je, že jsou schopné se šířit rychlostí světla a všemi směry. Jsou to příčné vlny a lze je polarizovat. To znamená, že má také magnetickou funkci.
Tyto vlny mohou přenášet energii vysokou rychlostí a ve velmi vzdálených prostorech. Možná jednou z pochybností o gravitačních vlnách je, že jeho původ nelze určit jako celek. Mohou se objevit na různých frekvencích v závislosti na intenzitě každého z nich.
Ačkoli to není zcela jasné, existuje mnoho vědců, kteří se snaží zjistit, jak gravitační vlny vznikají. Podívejme se, jaké jsou možné situace, ve kterých mohou být vytvořeny:
- Když na sebe vzájemně působí dvě nebo více velmi hmotných vesmírných těles. Aby se gravitační síla projevila, musí být tyto masy obrovské.
- Součin oběžných drah dvou černých děr. Více o tomto fenoménu se můžete dozvědět v článku na supermasivní černé díry.
- Mohou být generovány srážkou dvou galaxií. Je zřejmé, že se to nestává každý den
- Mohou vzniknout, když se dráhy dvou neutronů shodují.
Detekce a důležitost
Pojďme nyní stručně analyzovat, jak vědci LIGO dokázali identifikovat tento typ vln. Víme, že generují poruchy mikroskopické velikosti a že je lze detekovat pouze velmi technologicky vyspělými zařízeními. Je třeba také vzít v úvahu, že tato zařízení jsou velmi choulostivá. Jsou známé jako interferometry. Tvoří je soustava několika kilometrů dlouhých tunelů umístěných do tvaru L. Lasery procházejí těmito kilometry dlouhými tunely, odrážejí se od zrcadel a interferují, když se navzájem kříží. Když nastane gravitační vlna, lze ji dokonale detekovat deformací v časoprostoru. K této deformaci dochází mezi zrcadly nalezenými v interferometru.
Dalšími nástroji, které mohou také detekovat gravitační vlny, jsou radioteleskopy. Takové radioteleskopy mohou měřit světlo z pulzarů. Důležitost detekce tohoto typu vln umožňuje lidem lépe prozkoumat vesmír. A právě díky těmto vlnám lze dobře slyšet vibrace, které se rozšiřují v časoprostoru. Objev těchto vln umožnil pochopit, že vesmír může být deformován a všechny deformace se rozpínají a smršťují v celém prostoru ve formě vln.
Je třeba poznamenat, že pro vznik gravitačních vln musí vzniknout prudké procesy, jako je srážka černých děr. Právě díky studiu těchto vln lze získat informace o těchto událostech a kataklyzmatech, které se vyskytují v kosmu. Všechny jevy mohou pomoci pochopit a vysvětlit mnoho základních zákonů v oblasti fyziky. Díky tomu lze poskytnout velké množství informací o vesmíru, jeho vzniku i o tom, jak se hvězdy deformují či zanikají. Všechny tyto informace jsou také odvozeny, abychom se dozvěděli více o černých dírách. Příklad gravitační vlny Nachází se při výbuchu hvězdy, srážce dvou meteoritů nebo při vzniku černé díry. Lze jej také najít při výbuchu supernovy.
Doufám, že s těmito informacemi se dozvíte více o gravitačních vlnách a jejich charakteristikách.