Co to jest promieniowanie grawitacyjne?

Co to jest
promieniowanie grawitacyjne?
Szymon Charzyński
KMMF UW
Odziaływania elementarne
elektromagnetyczne
silne
grawitacyjne
słabe
Obserwacje promieniowania
elektromagnetycznego
Obserwacje
promieniowania
elektromagnetycznego
z Ziemi
Obserwacje
promieniowania
elektromagnetycznego
z orbity
Dotychczasowe obserwacje astronomiczne
Promieniowanie
elektromagnetyczne
Promieniowanie
grawitacyjne
Gigantyczna ilość danych
Ogromna ilość źródeł
Dwa źródła:
1. GW150914
2. GW151226
Ogólna teoria względności
Ogólna
Teoria
Względności
Ogólna Teoria Względności
opisuje grawitację jako
zakrzywienie czasoprzestrzeni.
1915
Geometria krzywych powierzchni
Przykład: powierzchnia Ziemi jest krzywa, ale w małej skali życia codziennego w ogóle
tego nie zauważamy. Doświadczamy tego dopiero jak podróżujemy na dużych
dystansach. Możemy nawet objechać ją dookoła i wrócić do tego samego punktu.
Teoria względności
Teoria względności
Co to jest fala grawitacyjna?
Co to jest fala grawitacyjna?
Dwie polaryzacje fali grawitacyjnej
+
+
Własności fali grawitacyjnej
Fala jest nośnikiem:
energii, pędu,
momentu pędu.
Potencjalne źródła fal grawitacyjnych
Ciasne układy podwójne małych
masywnych obiektów
Wybuchy supernowych
Zderzenia zwartych masywnych
obiektów
Zlewanie się czarnych dziur
Potencjalne źródła fal grawitacyjnych
Potencjalne źródła fal grawitacyjnych
Potencjalne źródła fal grawitacyjnych
Obserwacje pośrednie
Pulsar
PSR B1913+16
odkryty w 1974
przez
Russela Hulse'a
i Josepha Taylora
(nagroda Nobla
1993)
Pulsar SR B1913+16
Pulsar SR B1913+16
Układ dwóch gwiazd neutronowych
Masy składników = 1,4 masy Słońca
Średnice składników = 20 km
Odległość = od 746 600 km do 3 153 600 km
Okres obiegu = 7h 45min
Prędkość = od 110 km/s do 450 km/s
Okres wirowania pulsara = 59 ms
Zbliżanie = 3,5 m/rok
Moc promieniowania = 7.35 × 1024 W
Odległość od Ziemi = 21 000 lat świetlnych
Symulacje numeryczne
Symulacje numeryczne
Symulacje numeryczne
Symulacje numeryczne
Symulacje numeryczne
Detektor LIGO
Laser Interferometer
Gravitational-Wave Observatory
Detektor LIGO
Działa od 2002 roku. Dwa detektory dzieli 3000 km.
Detektor LIGO
Ramiona interferometru mają długość 4 km.
Spodziewana zmiana długości ramion = 10−18 m.
Detektor LIGO
Ramiona interferometru mają długość 4 km.
Spodziewana zmiana długości ramion = 10−18 m.
Pierwsza detekcja GW150914
Detekcja: 14 września 2015
Ogłoszenie: 11 lutego 2016
Pierwsza detekcja GW150914
Detekcja: 14 września 2015
Ogłoszenie: 11 lutego 2016
Źródło: zlanie się dwóch czarnych dziur o masach
36 i 29 mas Słońca w wyniku którego powstała
czarna dziura o masie 62 mas Słońca.
Pierwsza detekcja GW150914
Masa trzykrotnie większa od masy
Słońca została zamieniona na energię
promieniowania grawitacyjnego.
W czasie 20 milisekund moc promieniowania osiągnęła
wartość 3,6*1049 W, czyli 50 razy więcej niż łączna moc
wszystkich gwiazd w obserwowalnym wszechświecie.
Pierwsza detekcja GW150914
Sygnał był rejestrowany przez 0.2 sekundy.
W tym czasie częstość wzrosła z 35 Hz do 250 Hz.
Zarejestrowano 8 pełnych cykli.
Druga detekcja GW151226
Detekcja:
26 grudnia 2015
Ogłoszenie:
15 czerwca 2016
Źródło: zlanie się dwóch czarnych dziur o masach
14,2 i 7,5 mas Słońca w wyniku którego powstała
czarna dziura o masie 20,8 mas Słońca.
Druga detekcja GW151226
Sygnał był rejestrowany przez 1 sekundę.
W tym czasie częstość wzrosła z 35 Hz do 450 Hz.
Zarejestrowano około 55 pełnych cykli.
Detektor VIRGO
Lokalizacja: niedaleko Pizy we Włoszech.
Zbudowany w 2003 roku.
Od 2011 roku trwa jego modernizacja.
Detektor KAGRA
Lokalizacja: Japonia.
Planowane uruchomienie: 2018.
Przyszłość: eLISA?
Przyszłość: eLISA?
Laser Interferometer Space Antenna
3 satelity na orbicie okołosłonecznej
w odległość 1 000 000 km od siebie.
Przyszłość: eLISA?
Plan: 2034 rok.
Przyszłość: eLISA?
Na naszych oczach otwiera się
nowe okno na wszechświat:
„astronomia grawitacyjna”.
www.deltami.edu.pl