LIGO/Aurore Simonnet/Sonoma State University Nach 100 Jahren der Suche hat ein internationales Physikerteam die Existenz von Einsteins Krankheit bestätigt Gravitationswellen Dies markiert eine der größten astrophysikalischen Entdeckungen des vergangenen Jahrhunderts. Das ist eine große Sache, denn es verbessert nicht nur unser Verständnis der Funktionsweise des Universums, sondern eröffnet auch eine völlig neue Möglichkeit, es zu studieren.
Der Gravitationswelle Das Signal wurde am 14. September letzten Jahres von Physikern am LIGO entdeckt und die historische Ankündigung erfolgte heute Morgen auf einer Pressekonferenz. Experten sagen bereits, dass es sich bei der Entdeckung um eine handelt um einen Nobelpreis zu kämpfen
Gravitationswellen sind deshalb so spannend, weil sie die letzte große Vorhersage Einsteins waren Allgemeine Relativitätstheorie Das musste bestätigt werden, und ihre Entdeckung wird uns helfen zu verstehen, wie das Universum durch Masse geformt wird.
„Gravitationswellen ähneln Schallwellen, die sich mit Lichtgeschwindigkeit durch den Weltraum ausbreiten“, sagte der Gravitationsforscher David Blair , von der University of Western Australia. „Bisher war die Menschheit dem Universum gegenüber taub. Plötzlich wissen wir, wie man zuhört. Das Universum hat gesprochen und wir haben verstanden.'
Was bedeutet das für uns? Denken Sie nur an all die Durchbrüche, die dank der Entdeckung von Röntgenstrahlen und Radiowellen erzielt wurden – jetzt, da wir Gravitationswellen erkennen können, werden wir eine völlig neue Möglichkeit haben, das Universum zu sehen und zu studieren.
Aber lassen Sie uns hier einen Moment zurücktreten und erklären, was Gravitationswellen eigentlich sind. Nach Einsteins Theorie kann das Gefüge der Raumzeit durch alles Massive im Universum gekrümmt werden. Wenn katastrophale Ereignisse eintreten, wie z Schwarze Löcher Wenn Sterne verschmelzen oder Sterne explodieren, können sich diese Kurven an anderer Stelle als Gravitationswellen ausbreiten, so als hätte jemand einen Stein in einen Teich geworfen.
Bis diese Wellen uns auf der Erde erreichen, sind sie es winzig (ungefähr ein Milliardstel des Durchmessers eines Atoms), weshalb Wissenschaftler so viele Jahre lang darum gekämpft haben, sie zu finden.
Aber dank LIGO – dem Laserinterferometer-Gravitationswellenobservatorium – konnten wir sie endlich entdecken. Im LIGO-Labor werden Laser in zwei 4 km langen Rohren hin- und hergeworfen, was es Physikern ermöglicht, unglaublich kleine Änderungen in der Raumzeit zu messen.
An einem 14. September 2015 stellten sie in ihrem Livingston-Labor in Louisiana eine relativ große Veränderung fest, die man als einen Fehler im System bezeichnen würde. Dann, 7 Millisekunden später, entdeckten sie in ihrem Labor in Hanford, Washington, 4.000 km entfernt, den gleichen Ausschlag, was darauf hindeutet, dass er durch eine die Erde durchdringende Gravitationswelle verursacht wurde.
In den Monaten seitdem haben Forscher dieses Signal eingehend untersucht, um herauszufinden, ob es durch etwas anderes verursacht worden sein könnte. Die überwältigende Schlussfolgerung ist jedoch, dass der Ausschlag durch Gravitationswellen verursacht wurde – die Entdeckung hat eine statistische Signifikanz von 5,1 Sigma, was bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit, dass es sich bei dem Ergebnis um einen Zufall handelt, nur bei 1 zu 6 Millionen liegt.
Tatsächlich stimmt das Signal fast perfekt mit dem überein, was Wissenschaftler auf der Grundlage von Einsteins Theorie vorhergesagt haben, wie Gravitationswellen aussehen würden. Sie können das Signal unten mit den überlagerten Vorhersagen sehen:
VERKNÜPFUNG
Woher kam also diese Gravitationswelle? Die Physiker konnten das Signal auf die Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher vor rund 1,3 Milliarden Jahren zurückführen.
Dieses Ereignis ist an sich schon eine große Sache, da noch nie jemand eine Binärdatei entdeckt hat schwarzes Loch Fusion zuvor – war so massiv, dass sie das Gefüge der Raumzeit erheblich verzerrte und Wellen erzeugte, die sich über das gesamte Universum ausbreiteten und uns letztes Jahr endlich erreichten.
„Die Entdeckung dieser Gravitationswelle legt nahe, dass verschmelzende Schwarze Löcher schwerer und zahlreicher sind, als viele Forscher bisher glaubten.“ sagte LIGO-Forscher Eric Thrane , von der Monash University in Australien. ' „Das verheißt Gutes für die Entdeckung großer Populationen entfernter Schwarzer Löcher … Es wird interessant sein zu sehen, welche anderen Quellen von Gravitationswellen da draußen darauf warten, entdeckt zu werden.“
Aber das ist erst der Anfang dessen, was uns Gravitationswellen lehren können – in den nächsten fünf Jahren sollen mehrere weitere Gravitationswellen-Observatorien und -Detektoren ans Netz gehen, die es uns ermöglichen werden, Gravitationsstrahlung empfindlicher zu erfassen.
So wie wir derzeit Radiowellen abhören können, um herauszufinden, was in der Geschichte unseres Universums passiert ist, haben wir jetzt die Möglichkeit, dasselbe mit Gravitationswellen zu tun. Und das Spannendste ist, dass wir im Moment noch nicht einmal ansatzweise vorhersagen können, wozu das führen könnte.
Die Forschung war veröffentlicht in Briefe zur körperlichen Untersuchung .
Nachfolgend können Sie Live-Updates von der Pressekonferenz sehen:
10 Uhr ET: Okay, der Countdown läuft offiziell! Es dauert noch eine halbe Stunde, bis die Pressekonferenz beginnt, und 15 Minuten, bis wir Zugriff darauf haben. Es ist 2 Uhr morgens hier in Sydney, daher entschuldigen wir uns im Voraus für etwaige Tippfehler während dieses Livestreams – lassen Sie niemals zu, dass eine schlechte Zeitzone der Physik im Weg steht!
10.04 Uhr ET: Während wir warten, Finde mehr heraus Was die Gerüchte besagen, wird heute bekannt gegeben – was der erste klare und eindeutige Beweis dafür ist, dass Gravitationswellen existieren (etwas, was Einstein vor 100 Jahren vorhergesagt hat). Sie können auch zuschauen dieses Interview mit dem Physiker Lawrence Krauss, der als Erster die Gerüchte in die Welt setzte.
10.14 Uhr ET: Los geht's, Leute. Die Physik, wie wir sie kennen, könnte sich für immer verändern …
10.23 Uhr ET: Lasst uns alle vom Wartespiel ablenken Sehen Sie sich diese musikalische Zusammenfassung an der letzten erfolglosen Suche nach Gravitationswellen, untermalt von „The Circle of Life“. Hoffen wir, dass uns dieses Mal bessere Nachrichten erwarten!
10.31 Uhr ET: France Córdova, die Direktorin der National Science Foundation, begrüßt uns zu der Ankündigung.
10.35 Uhr ET: „Meine Damen und Herren, wir haben Gravitationswellen entdeckt. Wir haben es geschafft!' EEEEK!!!!!!! Das ist es, Leute!!! Ich weine tatsächlich.
10.36 Uhr ET: Dieses Signal wurde am 14. September letzten Jahres gesehen und war das Ergebnis zweier Schwarzer Löcher, die vor etwa 1,3 Milliarden Jahren kollidierten und verschmolzen.
10.36 Uhr ET: Weitere Details kommen schnell, aber jetzt wollen wir es klarstellen: Gravitationswellen wurden entdeckt, und sie sind dabei, ein Fenster zum Universum zu öffnen, das wir noch nie zuvor hatten. Es wird auch unser Verständnis davon verändern, wie das Universum funktioniert. Und es gibt Einstein ENDLICH Recht!
10.37 Uhr ET: Wir sehen uns ein Video an, in dem die beiden Schwarzen Löcher spiralförmig umeinander herumwirbeln und schließlich verschmelzen, wodurch Gravitationswellen ausgelöst werden. Dies ist das erste Mal, dass eine Verschmelzung binärer Schwarzer Löcher beobachtet wurde.
10.38 Uhr ET: Die Schwarzen Löcher hatten etwa die 30-fache Masse der Sonne und beschleunigten auf die halbe Lichtgeschwindigkeit, als sie aufeinanderprallten – nur um Ihnen einen Eindruck davon zu vermitteln, wie groß die Kollision war!
10.39 Uhr ET: Okay, jetzt sehen wir eine Simulation der Gravitationswellen, die bei der Verschmelzung von Schwarzen Löchern entstehen und sich dann in Richtung Erde ausbreiten, wo sie die Erde ganz, ganz allmählich wie Wackelpudding zum Wackeln bringen.
10.40 Uhr ET: Keine Panik, die Erde wackelt nicht wirklich in irgendeiner offensichtlichen Weise. Wir sprechen von winzigen, winzigen Änderungen, die nur LIGO aufgreifen konnte. „Wir versuchen, Dinge zu messen, die ein Tausendstel des Durchmessers eines Protons betragen“, sagte David Reitze, Geschäftsführer von LIGO.
10.41 Uhr ET: Reitze vergleicht es mit dem Versuch, den Abstand zwischen der Sonne und ihrem nächsten Stern zu messen – LIGO ist in der Lage, diesen auf etwa die Breite eines menschlichen Haares zu messen. Beeindruckend!
10.42 Uhr ET: „Das war ein wissenschaftlicher Mondschuss … und wir haben es geschafft, wir sind gelandet.“ der Mond .' JA!
10.43 Uhr ET: Okay, jetzt bekommen wir von LIGO-Sprecherin Gabriela González weitere Informationen über die Entdeckung selbst. Wir werden euch in Kürze auch weitere Informationen darüber geben, was das alles bedeutet.
10.44 Uhr ET: Das LIGO-Team konnte die winzige Gravitationswelle messen, indem es zwei Labore gleichzeitig nutzte – eines in Livingston, Louisiana, und eines in Hanford, Washington. Die Wellen sind so klein, dass man nicht glauben könnte, dass sie real sind, wenn man nur die winzigen Verzerrungen in einem Labor sehen würde, erklärt González.
10.45 Uhr ET: Hier ist also der entscheidende Beweis. Dies sind die Signale, die zuerst vom Livingston-Labor und sieben Millisekunden später von Hanford im September 2015 aufgenommen wurden.
Die Veränderungen, die sie entdeckten, machten nur einen sehr kleinen Teil des Durchmessers eines Protons aus, aber das Erstaunliche ist, dass sie ziemlich GENAU mit den Vorhersagen der Wissenschaftler übereinstimmten, wie Gravitationswellen ausgesehen hätten (unten überlagert).
10.46 Uhr ET: Die Maßeinheit hier ist Dehnung – was Dehnung in der Raumzeit bedeutet, was an sich schon ziemlich unglaublich ist.
10.47 Uhr ET: Die Gravitationswellen, die wir entdeckt haben, entstanden in mehr als einer Milliarde Lichtjahren Entfernung, „als sich das vielzellige Leben hier auf der Erde gerade erst auszubreiten begann“, wie González erklärt.
10.50 Uhr ET: Okay, wow. Jetzt spielen sie uns den tatsächlichen Klang vor, den die Gravitationswelle erzeugt hat! Das ist unglaublich. Wir hören Gravitationswellen. Was ist das für ein Leben?!
10.50 Uhr ET: Wenn im nächsten Jahr neue Observatorien in Betrieb gehen, können wir besser kartieren und verfolgen, woher Gravitationswellen kommen.
10.51 Uhr ET: „Das ist erst der Anfang, wir haben Gravitationswellen aus der Verschmelzung von Schwarzen Löchern entdeckt.“ Es war ein sehr langer Weg, aber das ist erst der Anfang. Es ist das erste von vielen, die noch kommen werden ... Jetzt, da wir wissen, dass es da draußen binäre Schwarze Löcher gibt, werden wir anfangen, auf das Universum zu lauschen.'
10.56 Uhr ET: Der Physiker Rainer Weiss verrät uns mehr Details zur Entdeckung und zur Empfindlichkeit des LIGO-Labors. Es ist absolut umwerfend, dass LIGO in der Lage war, so kleine Änderungen mit so unglaublicher Genauigkeit zu erfassen.
10.57 Uhr ET: Wie funktioniert LIGO? Im Grunde feuern die Physiker Licht von Lasern in zwei L-förmige Rohre, und dieses Licht wird von einer Reihe von Spiegeln hin und her reflektiert. Alle winzigen Wellen in der Raumzeit verursachen leichte zeitliche Änderungen in diesem Laserlicht, und die LIGO-Detektoren sind in der Lage, diese zu erfassen.
10.59 Uhr ET: Ooooh Weiss, der sich mit theoretischen Physikern beschäftigt. Brennen!
11.01 Uhr ET: Oh Mann, es ist wunderbar zu sehen, wie sich alle beteiligten Wissenschaftler umarmen und jubeln. Dies ist ein so großer Tag, an dem so viele Forscher so viel harte Arbeit leisten müssen.
11.04 Uhr ET: Der Nachweis der Gravitationswellen wird heute in veröffentlicht Briefe zur körperlichen Untersuchung, Weitere Papiere folgen.
11.06 Uhr ET: Okay, jetzt sehen wir eine Simulation, wie die Gravitationswellen tatsächlich aus der Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher entstanden sind. Die Gesamtleistung der Gravitationswellen während der kurzen Kollision dieser Schwarzen Löcher war 50-mal größer als die gesamte Leistung aller Sterne des Universums zusammen. Wow.
11.07 Uhr ET: Da die Kollision so kurz war, war die freigesetzte Energie nicht ganz so groß, sie entsprach lediglich der Vernichtung von drei Sonnen, NBD.
11.07 Uhr ET: Wir werden nun in der Lage sein, Gravitationswellen von einer ganzen Reihe anderer astronomischer Ereignisse nachzuweisen. „LIGO hat ein neues Fenster zum Universum geöffnet“, sagt Kip Thorne, Mitbegründer von LIGO.
11.08 Uhr ET: Das wirklich Spannende daran ist, dass es uns eine völlig neue Sicht auf das Universum eröffnet – genau wie die Entdeckung der Radiowellen. „Ich denke, wir können ziemlich sicher sein, dass wir große Überraschungen erleben werden – vielleicht sogar größere Überraschungen durch das Gravitationswellenfenster als durch die Radio- und Röntgenfenster“, sagte Thorne.
11.10 Uhr ET: „Wow, Einstein würde jetzt strahlen, oder?“ JA, Córdova, das würde er!
11.13 Uhr ET: Okay, während wir uns offiziell bedanken, werden wir uns mit dem Papier befassen, das gerade veröffentlicht wurde, um euch oben ein paar weitere Details mitzuteilen.
11.15 Uhr ET: Es ist Fragestunde!
11.16 Uhr ET: Dachten die Forscher, das Ergebnis sei zu schön, um wahr zu sein? Absolut. Aus diesem Grund dauerte es so lange, bis sie die Ankündigung machten, nachdem das Signal im September entdeckt worden war.
11.22 Uhr ET: Gute Frage: Erwarten wir, noch viele weitere Gravitationswellen zu sehen, oder hatten wir Glück und entdeckten ein Ereignis, das nur einmal im Jahrzehnt vorkommt? Kurze Antwort: Ja! Physiker sollten in diesem Jahr in der Lage sein, einige weitere Signale zu sehen, und sie werden in der Lage sein, die Empfindlichkeit der Interferometer zu erhöhen, um hoffentlich mehr Messwerte zu erhalten.
11.29 Uhr ET: Ein paar tolle Fragen dazu, was als nächstes passiert. Eine aufregende Entwicklung ist der Start von LISA – dem Laser Interferometer Space Antenna Project –, einem weltraumgestützten Gravitationswellenobservatorium. Das ist wichtig, denn LISA wird in der Lage sein, Gravitationswellensignale ohne Hintergrundgeräusche von der Erde zu hören.
11:30 Uhr ET: Anscheinend verfolgen etwa 90.000 von uns diesen Stream live. Scheiße ja, Wissenschaft!
11.31 Uhr ET: Eine weitere lustige Tatsache: Kip Thorne war wissenschaftlicher Berater Interstellar . Also wer freut sich schon Interstellar 2?
11.32 Uhr ET: Wir überfliegen hier viele Fragen, weil viele Details ausgetauscht werden. Aber die überwältigende Botschaft, die Sie wissen müssen, ist, dass dies erst der Anfang ist. Die Interferometer werden empfindlicher und können niedrigere Frequenzen erfassen, was bedeutet, dass wir diese Gravitationswellen in Zukunft viel besser verstehen können.
11.33 Uhr ET: Schöne Frage: Was bedeutet das für uns hier auf der Erde? Bringt uns das in der Wissenschaft der Zeitreise weiter? „Es bringt uns ein viel tieferes Verständnis dafür, wie sich die Raumzeit verhält, wenn sie extrem verzerrt ist“, sagt Thorne. „Ich glaube nicht, dass es uns der Zeitreise näher bringen wird.“ Ich wünschte, es wäre so, aber das ist eine andere Richtung.‘ Verdammt, tut mir leid, Leute.
11.37 Uhr ET: Okay, der Webcast geht jetzt zu Ende. Bei all den Updates hatten wir keine Gelegenheit, euch zu sagen, wie überwältigt, glücklich und aufgeregt wir über diese Neuigkeiten sind. Wissenschaft ist immer großartig, aber dies ist eines der größten Dinge, die seit dem Start von Energyeffic vor acht Jahren passiert sind, und es ist einfach überwältigend, dies jetzt zu schreiben (und das ist nicht nur das Gerede am frühen Morgen). Vielen Dank an EUCH ALLE, die uns zugeschaut und mitgefiebert haben. Ohne Sie könnten wir das nicht schaffen.
Die Pressekonferenz wird hier live gestreamt: