Cinq faits inhabituels sur les trous noirs, qui «vit» l'observatoire de LIGO

Le 14 septembre 2015, quelques jours seulement après la première mise en marche LIGO, à travers la Terre a gravitationnelle de la vague. Comme des milliards de ces vagues, qui ont eu lieu à travers le pays tout au long de son histoire, de ce qui a été engendré par rotation, une fusion et une collision de deux massifs сверхдалеких objets bien au-delà de notre galaxie. À une distance de plus d'un milliard d'années-lumière, nous avons reçu le signal de la fusion de deux trous noirs. Le signal se déplaçant à la vitesse de la lumière, enfin atteint la Terre.

Cette fois, nous étions prêts. Doubles détecteurs de LIGO ont vu leurs manches ont été développés et se sont recroquevillés sur субатомную valeur, mais ce fut suffisant pour que le faisceau laser a évolué, et a produit un changement évident d'interférence de l'image. Pour la première fois, nous avons constaté la gravité de la vague. Trois ans plus tard, nous avons déjà découvert onze de ces, dix d'entre eux sont venus de trous noirs. Voici ce que nous avons appris.

Mais les deux «poutre» données LIGO: le premier avec 12 septembre 2015 au 19 janvier 2016 et la seconde, avec une meilleure sensibilité, le 30 novembre 2016 au 25 août 2017. Le lancement de la dernière, en particulier, s'est tenu conjointement avec le détecteur VIRGO en Italie, qui a non seulement le troisième détecteur, mais aussi grandement amélioré notre capacité à marquer le lieu de l'émergence de ces des ondes gravitationnelles. LIGO ne fonctionne pas actuellement, des travaux de rénovation de mises à jour qui le rendront encore plus sensible. Une nouvelle session de collecte de données doit commencer au printemps 2019.

Le 30 novembre scientifique d'un projet en collaboration avec LIGO a dévoilé les résultats de son amélioration de l'analyse, qui est sensible aux derniers stades de la fusion d'objets avec une masse de 1 à 100 solaires.

à partir De 11 détections qui ont été faites jusqu'à présent, 10 représentent la fusion de trous noirs, et seulement GW170817 représente la fusion des étoiles à neutrons. La fusion des étoiles à neutrons se passait près de nous à seulement 130 à 140 millions d'années-lumière. La chose la plus massive de la fusion — GW170729 — nous avons entendu à une distance de 9 milliards d'années.

Ces Deux de découverte sont aussi le plus léger et le plus lourd de la fusion avec la formation des ondes gravitationnelles: GW170817 rencontré des étoiles à neutrons de masse 1,46 et 1,27 solaires, et dans GW170729 face des trous noirs de masse 50,6 et 34,3 de masses solaires.

Avant de cinq faits étonnants que nous avons appris, grâce à ces détections.

#1. Le grand n'est pas toujours visible

Le Plus grand de la fusion de trous noirs est plus facile à voir et ils n'ont pas plus de 50 masses solaires. Les ondes gravitationnelles sont bonnes, qui leur est plus facile à voir de loin, que la source de la lumière. La lumière perd de la luminosité est proportionnelle au carré de la distance: l'étoile, qui est dix fois plus loin, sera cent fois plus faible. Mais les ondes gravitationnelles amorties directement proportionnel à la distance: les trous noirs, qui sont sur une telle distance, produiront 1/10, pas 1/100 de la force du signal.

À la suite de cela, nous pouvons voir très massive d'objets sur de très grandes distances, mais ne voyons pas les trous noirs, coalescent à 75, 100, 150 ou 200+ masses solaires. De 20 à 50 masses solaires — tout à fait commun, mais au-dessus de cela, nous n'avons rien vu. Avoir des trous noirs, née de la supermassifs les étoiles sont vraiment rares.

#2. En plus des détecteurs — mieux

L'Ajout d'une troisième détecteur améliore simultanément la capacité de déterminer la position des objets et augmente la fréquence de détection. LIGO travaillé environ 4 mois lors de la première exécution et 9 mois au cours de la deuxième. Toutefois, la moitié de leurs détections est venu sur le dernier mois: avec elle a travaillé la VIERGE. En 2017 gravitationnellement-d'onde de l'événement ont été découverts ces jours-ci:

• le 29 juillet (les trous noirs de masses solaires 50.6 et 34.3),
• le 9 août (les trous noirs de masses solaires 35.2 et 23.8),
• le 14 août (les trous noirs de masses solaires 30.7 et 25.3),
• le 17 août (étoiles à neutrons masses solaires 1.46 et 1.27),
• le 18 août (les trous noirs de masses solaires 35.5 et 26.8),
• le 23 août (les trous noirs de masses solaires 39.6 et 29.4).

Au cours de ce dernier mois d'observation, nous avons constaté la fusion plus souvent qu'une fois par semaine. Peut-être quand nous serons sensibles à de plus grandes distances et les signaux les plus petites amplitudes et les masses, nous commençons à voir un événement par jour en 2019.

#3. La fusion de trous noirs illumine l'Univers

Quand les trous noirs que nous avons trouvé, rencontré, ils dégageaient plus d'énergie à l'apogée, que toutes les étoiles dans l'Univers ensemble. Notre Soleil est une norme qui façonne notre regard sur le reste de l'étoile. Il brille tellement vif que son total de la production d'énergie — 4 x 10²⁶ W — équivalent à la transformation de quatre millions de tonnes de matière dans l'énergie propre à chaque seconde.

Lors de l'évaluation de ~10²³ d'étoiles dans l'Univers observable, la puissance de sortie totale de toutes les étoiles brillant dans le ciel, dépasse 10⁴⁹ W à n'importe quel moment: une énorme quantité d'énergie se propage dans tout le cosmos. Mais au bout de quelques millisecondes, pendant le pic de fusion doubles trous noirs, chacun des 10 observés sur les événements du point de vue de l'énergie, le souffle des étoiles dans l'Univers ensemble. (Même si c'est un nombre relativement faible). Il n'est pas étonnant que les plus massives de la fusion ont présidé cette liste.

#4. Les générateurs d'énergie

De l'Ordre de 5% de la masse totale des deux trous noirs a été changée dans les énergies par la formule d'Einstein E = mc² au cours de ces fusions. Des ondulations dans l'espace, que produisent ces de la fusion de trous noirs, doit où obtenir de l'énergie et de quelle façon doit venir de la masse d'eux-mêmes coalescent trous noirs. En moyenne, en fonction de la taille des signaux des ondes gravitationnelles, qui nousvu, et restaurés des distances jusqu'à eux, les trous noirs perdent environ 5% de leur poids total, qui se transforme en une gravité-d'onde de l'énergie, lors de la fusion.

• GW170608, la fusion de trous noirs ayant la plus faible masse, a transformé 0,9 solaire de la masse en énergie.
• GW150914, le premier éclat de trous noirs, a transformé 3,1 solaire de la masse en énergie.
• GW170729, le massif de la fusion de trous noirs, a transformé 4,8 solaire de la masse en énergie.

Ces événements, créent des ondulations de l'espace-temps, représentent les plus énergiques de l'événement, connus depuis l'époque du Big Bang. Ils produisent plus d'énergie que toute fusion d'étoiles à neutrons, les sursauts gamma ou supernovae.

#5. De plus en plus petites — bientôt

Avec tout ce que nous avons jusqu'à présent vu, on peut s'attendre, ce que nous verrons la fusion de trous noirs avec moins de poids et une plus grande fréquence. Les plus massives de la fusion de trous noirs produisent des signaux de plus grande amplitude, donc plus facile à détecter. Mais, comme liés à la quantité et la distance est deux fois plus grande distance signifie huit fois plus de volume. Que le sensible est de LIGO, plus il est facile de détecter des objets massifs sur de grandes distances, plutôt que de маломассивные les objets à proximité.

Nous savons qu'il existe des trous noirs dans 7, 10, 15 ou 20 masses solaires, mais LIGO plus facile de trouver la plus massive que le trou noir à l'écart. Nous nous attendons qu'il existe des doubles trous noirs correspondantes des masses: l'un d'eux sera beaucoup plus lourd de l'autre. Au fur et à mesure que s'améliore notre sensibilité, nous nous attendons à ce que leur soit plus, mais il est plus facile de trouver le massif. Nous nous attendons à ce que les plus massifs d'entre eux vont dominer les premières découvertes, ainsi que les «jupiters chauds» ont dominé d'abord la recherche d'exoplanètes. Au fur et à mesure que nous allons améliorer le processus de recherche, nous allons trouver plus de trous noirs avec moins de poids.

Quand il a été annoncé sur la découverte de la première de l'onde gravitationnelle, ce est née gravitationnellement-onde astronomie. Les gens comparaient c'est l'événement, quand Galilée d'abord transmis à son télescope sur le ciel, mais dans la réalité, c'est beaucoup plus. Comme si nos le ciel était couvert de nuages, et nous avons d'abord mis au point un appareil qui permet de voir à travers eux, il suffit d'une source de la gravitation: la fusion de trous noirs ou étoiles à neutrons. gravitationnellement d'onde de l'astronomie promet de révolutionner notre perception de l'Univers, de la montrer dans une nouvelle lumière. Et cet avenir est déjà venu.

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