Fünf ungewöhnliche Fakten über schwarze Löcher, die «sah» Observatorium LIGO

14. September 2015, nur wenige Tage nach dem ersten einschalten LIGO, durch die die Erde gegangen ist gravitationswelle. Wie Milliarden von ähnlichen Wellen, die gingen durch die Erde im Laufe Ihrer Geschichte, diese wurde durch einem Twist, Verflechtung und der Zusammenstoß von zwei massiven сверхдалеких Objekte weit außerhalb unserer Galaxie. Mit einem Abstand von mehr als einer Milliarde Lichtjahre erhielten wir das Signal über die Fusion von zwei schwarzen Löchern. Das Signal, sich auf die Geschwindigkeit des Lichts endlich die Erde erreicht.

Und dieses mal waren wir bereit. Doppel-Detektoren LIGO sahen, wie Sie die ärmel weiteten sich und kauern auf субатомную Wert, aber es war genug, um den Laserstrahl geschoben und machte scheinbare Veränderung interferentsionnoy Bilder. Zum ersten mal fanden wir die Gravitations-Welle. Drei Jahre später wir haben schon elf solcher, zehn davon kamen von den schwarzen Löchern. Hier ist, was wir gelernt haben.

Es Gab zwei «Träger» - Daten LIGO: der erste von 12 September 2015 bis 19. Januar 2016 und der zweite, mit verbesserter Empfindlichkeit an, mit 30. November 2016 bis zum 25. August 2017. Letzte Ausführung, insbesondere ging zusammen mit dem Detektor VIRGO in Italien, der beigetragen hat nicht nur der Dritte Detektor, sondern auch erheblich verbessert unsere Fähigkeit, markieren den Ort der Entstehung dieser Gravitationswellen. LIGO derzeit nicht funktioniert, geschlossen auf die Reparatur mit den Updates, die machen Sie noch empfindlicher. Eine neue Sitzung der Datenerhebung begonnen werden soll im Frühjahr 2019.

30. November wissenschaftliche Kollaboration LIGO veröffentlicht die Ergebnisse seiner verbesserten Analyse, die empfindlich auf den letzten Stufen der Verschmelzung von Objekten mit einer Masse von 1 bis 100 Solar.

Aus 11 Erkennungen, die gemacht wurden bisher, 10 repräsentieren die Verschmelzung von schwarzen Löchern, und nur GW170817 ist die Verschmelzung von Neutronensternen. Die Verschmelzung von Neutronensternen geschah am nächsten zu uns — nur 130-140 Millionen Lichtjahre. Das massive Fusion — GW170729 — hörten wir aus einer Entfernung von 9 Milliarden Jahren.

Zwei dieser Erfassung sind auch die einfachste und die schwerste Verschmelzung mit der Bildung von Gravitationswellen: im GW170817 konfrontiert sind Neutronensterne mit einem Gewicht von 1,27 1,46 und sonnig, und in GW170729 konfrontiert sind schwarze Löcher mit der Masse in und 50,6 34,3 Sonnenmassen.

Vor Ihnen fünf erstaunliche Fakten, die wir gelernt haben, mit all diesen befunden.

#1. Ein großer ist nicht immer besser sichtbar

Die große Fusion von schwarzen Löchern am einfachsten zu sehen — und Sie nicht mehr als 50 Sonnenmassen. Gravitationswellen sind gut, weil Sie einfacher zu erkennen aus der Ferne, als Lichtquelle. Das Licht verliert an Helligkeit proportional zum Quadrat der Entfernung: der Stern, die zehn mal weiter, wird in hundert mal schwächer. Aber Gravitationswellen gedämpft direkt proportional: schwarze Löcher, die in einem solchen Abstand, produzieren 1/10 und nicht 1/100 Signalstärke.

In der Folge sehen wir sehr große Objekte in großer Entfernung, aber dabei nicht sehen schwarze Löcher verschmelzen bei 75, 100, 150 oder 200+ Solar-Massen. Von 20 bis 50 Sonnenmassen — ziemlich verbreitet, aber über den wir noch nichts gesehen haben. Vielleicht schwarze Löcher, geboren aus Supermassive Sterne sind wirklich eine Seltenheit.

#2. Mehr Detektoren — besser

Hinzufügen eines Dritten Detektors verbessert gleichzeitig die Fähigkeit, Positionen von Objekten und erhöht die Frequenz der Erfassung. LIGO hat etwa 4 Monate während des ersten Starts und 9 Monate während der zweiten. Dennoch, die Hälfte der Vorfälle entfiel auf den letzten Monat: zusammen mit Ihr arbeitete VIRGO. Im Jahr 2017 Gravitations-Wellen-Ereignisse wurden in diesen Tagen:

• 29. Juli (Sonnenmassen schwarze Löcher 50.6 und 34.3),
• 9. August (Sonnenmassen schwarze Löcher 35.2 und 23.8),
• 14. August (Sonnenmassen schwarze Löcher und 30.7 25.3),
• 17. August (Neutronensterne 1.46 Sonnenmassen und 1.27),
• 18. August (Sonnenmassen schwarze Löcher und 35.5 26.8),
• 23. August (Sonnenmassen schwarze Löcher 39.6 und 29.4).

Während dieser Beobachtungen der letzten Monate haben wir gefunden, Fusionen häufiger als einmal pro Woche. Vielleicht, wenn wir empfindlich auf großen Abständen und Signale mit kleineren Amplituden und der Massen, werden wir anfangen zu sehen-ein Ereignis pro Tag im Jahr 2019.

#3. Die Verschmelzung der schwarzen Löcher das Universum erhellt

Wenn schwarze Löcher, die wir gefunden haben, erlebt haben, Sie высвобождали mehr Energie auf dem Höhepunkt, als alle Sterne im Universum zusammen. Unsere Sonne ist ein Standard, der formt unsere Sicht auf die anderen Sterne. Die Sonne strahlt so hell ist, dass die Energieerzeugung — 4 x 10²⁶ w — gleichbedeutend mit der Umwandlung von vier Millionen Tonnen Materie in Reine Energie pro Sekunde.

Bei der Bewertung von ~10²³ der Sterne im beobachtbaren Universum, die gesamte Ausgangsleistung aller Sterne, leuchtende am Himmel, mehr als 10⁴⁹ Watt zu jeder Zeit: eine enorme Menge an Energie breitet sich im ganzen Raum. Aber innerhalb von ein paar Millisekunden während der Höhepunkt der Verschmelzung von doppelten schwarzen Löcher, jedes von 10 beobachteten Ereignisse in Bezug auf Energie, затмило alle Sterne im Universum zusammen. (Obwohl es eine relativ kleine Menge). Kein Wunder, dass die massiven Fusionen an die Spitze dieser Liste.

#4. Energie-Generatoren

Etwa 5% der gesamten Masse der beiden schwarzen Löcher modelliert wurde in Reine Energie nach Einsteins Formel E = mc² während dieser Fusionen. Wellen im Raum, das durch diese Verschmelzung von schwarzen Löchern, muss irgendwoher die Energie zu erhalten und irgendwie muß aus der Masse der sich verschmelzenden schwarzen Löchern. Im Durchschnitt, ausgehend von der Signale von Gravitationswellen, die wirgesehen, und wiederaufbereiteten Entfernungen bis zu Ihnen, schwarze Löcher verlieren etwa 5% seiner Gesamtmasse, die verwandelt sich in eine Gravitations-Welle die Energie, die beim Zusammenführen.

• GW170608, Fusion von schwarzen Löchern mit der niedrigsten Masse, wandelte 0,9 Sonnenmasse in Energie.
• GW150914, die erste Ausstrahlung der schwarzen Löcher, wandelte 3,1 Sonnenmasse in Energie.
• GW170729, das massive Verschmelzung von schwarzen Löchern, wandelte 4,8 Sonnenmasse in Energie.

Diese Ereignisse, die Wellen in der Raumzeit darstellen, die meisten energetischen Ereignisse, bekannte aus der Zeit des Urknalls. Sie produzieren mehr Energie, als jede Verschmelzung der Neutronensterne, Gamma-Bursts oder Supernovae.

#5. Mehr kleinere — in Kürze

Mit allem, was wir bisher gesehen haben, können Sie erwarten, dass sehen wir die Verschmelzung von schwarzen Löchern mit geringerem Gewicht und höherer Frequenz. Die massive Fusion von schwarzen Löchern erzeugen Signale mit der größten Amplitude, so dass Sie am leichtesten zu erkennen. Aber angesichts der Tatsache, wie sich das Volumen und der Abstand, doppelt so großer Abstand bedeutet acht mal größeres Volumen. Empfindlicher als LIGO wird, desto leichter erkennen massiven Objekte auf große Distanzen, als маломассивные Objekte in der Nähe.

Wir wissen, dass es schwarze Löcher im 7, 10, 15 oder 20 Sonnenmassen, aber LIGO einfacher erkennen über einen massiven schwarzen Loch Weg. Wir erwarten, dass es doppelte schwarze Löcher mit ausgeprägten Massen: einer von Ihnen wird massig andere. In dem Maße, wie verbessert sich unsere Empfindlichkeit, erwarten wir, dass Sie größer, aber der einfachste Weg ist, finden die umfangreichsten. Wir erwarten, dass die meisten von Ihnen werden massive Dominieren die ersten Funde an, genauso wie «Hot юпитеры» dominierten in der ersten Suche nach Exoplaneten. In dem Maße, wie verbessern wir den Prozess der Suche, wir finden mehr schwarze Löcher mit einer geringeren Masse.

Als bekannt wurde über die Entdeckung der ersten Gravitations-Wellen, zusammen mit diesem geboren Gravitations-Wellen-Astronomie. Menschen vergleichen dieses Ereignis mit, als Galilei zum ersten mal richtete das Teleskop auf den Himmel, aber in Wirklichkeit ist es viel mehr. Als ob unsere Himmel war bedeckt mit Wolken, und wir zum ersten mal entwickelte ein Gerät, das Sie sehen, durch Sie ist hell genug Quelle der Gravitation: die Verschmelzung von schwarzen Löchern oder Neutronensternen. Gravitations-Wellen-Astronomie verspricht umzudrehen unsere Vorstellung über das Universum, zeigen Sie in einem neuen Licht. Und ist die Zukunft schon angekommen.

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