Znamo da područje fizike ima mnogo aspekata koji većini ljudi čine prilično teškim za razumijevanje. Jedan od tih aspekata je gravitacijski valovi. Te je valove znanstvenik predvidio Albert Einstein a otkriveni su 100 godina nakon njihova predviđanja. Oni predstavljaju napredak znanosti u Einsteinovoj teoriji relativnosti.
Stoga ćemo ovaj članak posvetiti kako bismo vam ispričali sve što trebate znati o gravitacijskim valovima, njihovim karakteristikama i važnosti.
Što su gravitacijski valovi
Govorimo o prikazu poremećaja u prostoru-vremenu koji nastaje postojanjem ubrzanog masivnog tijela koje proizvodi ekspanziju energije u svim smjerovima brzinom svjetlosti. Fenomen gravitacijskih valova omogućuje da se prostor-vrijeme rasteže, a da se ne može vratiti u prvobitno stanje. Također generira mikroskopske poremećaje koji se mogu primijetiti samo u naprednim znanstvenim laboratorijima. Svi gravitacijski poremećaji mogu se širiti brzinom svjetlosti.
Obično se javljaju između dva ili više svemirskih tijela koja proizvode širenje energije koja se prenosi u svim smjerovima. To je fenomen koji uzrokuje širenje prostor-vremena na takav način da se može vratiti u prvobitno stanje. Otkriće gravitacijskih valova dalo je vrlo važan doprinos proučavanju svemira kroz njegove valove. Zahvaljujući tome, mogu se predložiti drugi modeli za razumijevanje ponašanja prostora i svih njegovih karakteristika.
Otkriće
Iako je jedna od posljednjih hipoteza Alberta Einsteina u njegovoj teoriji relativnosti bio opis gravitacijskih valova, oni su otkriveni stoljeće kasnije. Tako, postojanje ovih gravitacijskih valova na koje je Einstein ukazao može se potvrditi. Prema ovom znanstveniku, postojanje ove vrste valova proizašlo je iz matematičke derivacije koja je tvrdila da nijedan objekt ili signal ne može biti brži od svjetlosti.
Već stoljeće kasnije 2014. godine, zvjezdarnica BICEP2 najavila je otkriće i terase gravitacijskih valova koji su nastali tijekom širenja svemira u Big Bang. Nedugo zatim, ova vijest je mogla biti demantirana kada se vidjelo da to nije istina.
Godinu dana kasnije, znanstvenici su u eksperimentu LIGO uspjeli otkriti te valove. Na taj su način osigurali odaziv na objavu vijesti. Stoga, Iako je otkriće bilo 2015. godine, najavili su ga 2016. godine.
Glavne karakteristike i porijeklo gravitacijskih valova
Pogledajmo koja su najreprezentativnija obilježja koja gravitacijske valove čine jednim od najvažnijih otkrića na polju fizike posljednjih godina. To su poremećaji koji mijenjaju dimenzije prostor-vremena na takav način da ga uspije proširiti ne dopuštajući mu da se vrati u prvobitno stanje. Glavna karakteristika je da su sposobni širiti se brzinom svjetlosti i u svim smjerovima. Oni su poprečni valovi i mogu se polarizirati. To znači da ima i magnetsku funkciju.
Ti valovi mogu prenositi energiju velikom brzinom i u vrlo udaljenim prostorima. Možda je jedna od dvojbi pokrenutih oko gravitacijskih valova da se njegovo podrijetlo ne može utvrditi u cijelosti. Mogu se pojaviti na različitim frekvencijama, ovisno o intenzitetu svake od njih.
Iako nije potpuno jasno, mnogi znanstvenici pokušavaju utvrditi kako gravitacijski valovi potječu. Pogledajmo koje su moguće situacije u kojima se mogu formirati:
- Kada dva ili više svemirskih tijela vrlo velike mase međusobno komuniciraju. Te mase moraju biti ogromne da bi sila gravitacije stupila na snagu.
- Umnožak orbita dviju crnih rupa. Više o ovom fenomenu možete saznati u članku o supermasivne crne rupe.
- Mogu se generirati sudarom dviju galaksija. Očito je da je to nešto što se ne događa svaki dan
- Mogu nastati kad se podudaraju orbite dva neutrona.
Otkrivanje i važnost
Hajde sada ukratko analizirati kako su LIGO znanstvenici uspjeli identificirati ovu vrstu valova. Znamo da stvaraju smetnje mikroskopske veličine i da ih mogu otkriti samo tehnološki vrlo napredni uređaji. Također se mora uzeti u obzir da su ovi uređaji vrlo osjetljivi. Poznati su kao interferometri. Sastoji se od sustava tunela dugih nekoliko kilometara i postavljenih u obliku slova L. Laseri prolaze kroz te kilometarske tunele, odbijaju se od zrcala i smetaju kada se međusobno križaju. Kada se pojavi gravitacijski val, može se savršeno detektirati deformacijom u prostor-vremenu. Ova se deformacija događa između zrcala koja se nalaze u interferometru.
Ostali alati koji također mogu otkriti gravitacijske valove su radio teleskopi. Takvi radio teleskopi mogu mjeriti svjetlost od pulsara. Važnost otkrivanja ove vrste valova je ono što ljudima omogućuje bolje istraživanje svemira. A je li to što zahvaljujući tim valovima možete dobro čuti vibracije koje se šire u prostoru-vremenu. Otkriće ovih valova omogućilo je razumijevanje da se svemir može deformirati i sve se deformacije šire i skupljaju u svemiru u obliku vala.
Treba napomenuti da za nastanak gravitacijskih valova moraju biti stvoreni nasilni procesi, poput sudara crnih rupa. Upravo zahvaljujući proučavanju ovih valova mogu se dobiti informacije o tim događajima i kataklizmama koje se događaju u kozmosu. Svi fenomeni mogu pomoći u razumijevanju i objašnjenju mnogih osnovnih zakona u području fizike. Zahvaljujući tome, može se dobiti velika količina informacija o svemiru, njegovom nastanku i kako se zvijezde deformiraju ili nestaju. Sve ove informacije također su izvedene kako bismo saznali više o crnim rupama. Primjer gravitacijskog vala Nalazi se u eksploziji zvijezde, sudaru dva meteorita ili kada nastane crna rupa. Može se naći i u eksploziji supernove.
Nadam se da ćete s ovim informacijama saznati više o gravitacijskim valovima i njihovim karakteristikama.