Воскресенье, 14 февраля 2016 19:05

В науке нас ждет очень много любопытного

ПРОГНОЗ

В науке нас ждет очень много любопытного, потому что такие удивительные планеты принимают участие, в таких конфигурациях. Например, планета Уран, она всегда идет в авангарде мышления, опережает время и вообще заведует вопросами времени. Уран будет взаимодействовать и с Юпитером, и с Сатурном, что дает повод предполагать, что у нас будут найдены новые возможности взаимодействия со временем, с пространством, вероятностью даже как-то создать машину времени, по крайней мере, начать это делать. Будет, наверное, построен некий новый аппарат летательный, который будет совершенно по другим технологиям строиться, и здесь вопросы плазмы – ученые в этой области, видимо, будут какие-то открытия делать. И эти открытия, вот с плазмой, со всем, что связано со временем, пространством, позволят понять, что удивительные, какие-то оптические законы, наверное, какая-то оптическая энергетика, т.е. оптика станет совершенно каким-то новым течением, позволяющим нам даже, наверное, открыть новые возможности в энергоресурсах. Это некий единый формат. Потому что, например, зеркало, вогнутое зеркало, движение, торсионные поля – все это туда. (Программа «На шаг впереди №4», 11 дек. 2015)

 

 

ПОДТВЕРЖДЕНИЕ ПРОГНОЗА ФАКТАМИ

«Сигнал пришел на частоте человеческой речи». Астрофизик Сергей Попов — о том, что такое гравитационные волны

14.02. Общество | Meduza | Константин Бенюмов.Рига. – 11 февраля стало известно, что ученым удалось зафиксировать гравитационные волны — искажение пространства-времени, предсказанное Альбертом Эйнштейном. Их существование доказано благодаря наблюдениям с помощью высокоточной аппаратуры — ученые записали сигнал слияния двух массивных черных дыр в миллиарде световых лет от Земли. Астрофизик и популяризатор науки Сергей Попов объяснил журналисту «Медузы» Константину Бенюмову, что такое гравитационные волны и как они бегут по пространству-времени.

— Что такое гравитационные волны?

— Начиная с общей теории относительности мы считаем, что гравитация связана с геометрией пространства-времени; современные теории гравитации — геометрические. В этих теориях геометрию пространства описывают метрикой: на плоскости это легко нарисовать — такой ковер, разлинованный в клеточку. Это плоское пространство. Мы можем его по-всякому изгибать, но лучше делать это не руками, а, например, массивными телами — любое тяжелое тело искажает пространство вокруг себя. Дальше — если это тяжелое тело будет ерзать, или, к примеру, два тяжелых тела будут крутиться вокруг общего центра звезды, то они будут периодически возмущать пространство, и по пространству побежит рябь. Вот это и есть гравитационные волны. Представьте себе, что кто-то плывет по воде, и от него по поверхности идут волны. Вот примерно так же и гравитационные волны бегут по пространству-времени. И когда они проходят какой-то кусочек, где мы живем, они возмущают пространство-время вокруг нас. Возмущают совсем слабо, потому что гравитация по сравнению с другими силами очень слабая. Измерить это трудно, но можно. И люди на протяжении последних 50 лет пытались это сделать. И вот, наконец, это получилось.

— То, что зафиксировать волны удалось именно сейчас, связано с появлением подходящей аппаратуры?

— Да, в первую очередь это аппаратура. Детектор LIGO, детектор VIRGO, который скоро начнет работать в Европе, — это совершенно потрясающие машины по точности измерений. До этого люди использовали более дешевые, более простые подходы. LIGO — это 25 лет труда, огромные суммы денег, потраченные, в первую очередь, на исследования, на создание новых технологий, на доведение этих технологий до ума и на изготовление этих потрясающе точных приборов.

— Черные дыры с этой историей связаны только потому, что это и есть массивные тела, искажающие пространство?

— Для того, чтобы получить сильный сигнал, нужно не просто массивное тело, а одновременно массивное и компактное. По сути, то, что происходит — это одна черная дыра падает на другую. В этот момент тяжелые тела взаимодействуют друг с другом и двигаются почти со скоростью света, поэтому много энергии испускается сразу, за очень короткий интервал времени. Поэтому LIGO и VIRGO специально создавали для фиксации сигналов от нейтронных звезд и черных дыр. Нейтронных звезд больше, и они сливаются чаще, но черные дыры массивнее — их видно с большого расстояния.

— Сколько пришлось наблюдать за черными дырами, чтобы обнаружить сливающуюся пару?

— В данном случае LIGO просто повезло. Практически, как только они включились, они увидели сигнал — слияние двух очень массивных черных дыр. Сигнал очень сильно зависит от массы. В норме, в среднем черные дыры раза в три, а то и в четыре полегче, но в этом случае удалось увидеть сигнал с очень большого расстояния.

— По мере того, как сигнал проходит через пространство-время, он ослабевает? Если явление произошло в миллиарде световых лет от Земли, то до нас он должен добраться в едва уловимом виде?

— Естественно, и поэтому тоже важно, что удалось обнаружить две очень тяжелые черные дыры. В обычной ситуации детекторы будут видеть сигналы от слияния двух нейтронных звезд, которые находятся в пять или десять раз ближе к нам.

— Последний вопрос: почему сигнал зафиксирован в виде звука?

— Тут есть два момента. Во-первых, люди любят картинки и звуки. Поэтому многие сигналы — колебания звезд, еще какие-то — переводят в звуковую форму. Но здесь волею судеб сигнал на самом деле приходит на частоте, примерно соответствующей частоте нашей речи. Физически это явления разные, но частоты те же — килогерцы. Поэтому ученые решили, что это такой красивый ход. Нарисованный график, принятый в ходе опыта, говорит о форме гравитационно-волнового сигнала, о том, как волна колеблет зеркала в измерительном приборе. Но обычно люди хотят не просто загогулину увидеть, а получить какой-то мультимедийный контент.

Телескоп Fermi нашел источник обнаруженных LIGO гравитационных волн

14.02. Общество | Lenta.Ru – Телескоп Fermi, располагающийся на околоземной орбите, возможно, обнаружил источник гравитационных волн, ранее зарегистрированных наземными обсерваториями LIGO (Laser Interferometric Gravitational Observatory). Об этом сообщается в препринте, размещенном на сайте НАСА. Космическая обсерватория зафиксировала слабый гамма-сигнал спустя 0,4 секунды после того, как обсерватории LIGO обнаружили волны пространства-времени. Астрофизики, работающие на Fermi, приступили к поиску источника гравитационных волн в электромагнитных диапазонах через час после открытия LIGO.

В гравитационной обсерватории выяснили, что источник события GW150914, связанного с гравитационными волнами, расположен в южном полушарии. Там же, в созвездиях Кита или Рыб, телескоп Fermi обнаружил источник необычных гамма-лучей. Более точно определить его местоположение обсерватория не смогла. Природа сигнала, полученного Fermi, лучше всего объясняется столкновением двух черных дыр, а не излучением магнетаров, пульсаров или нейтронных звезд. Между тем, набранной космическим телескопом статистики пока недостаточно для заявления об открытии (существует вероятность, что сигнал порожден флуктуациями в атмосфере). Ученые продолжат сотрудничество с LIGO.

Гравитационные волны зарегистрированы 14 сентября 2015 года в 05:51 утра по летнему североамериканскому восточному времени (13:51 по московскому времени) на двух детекторах-близнецах лазерной интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории LIGO, расположенных в Ливингстоне (штат Луизиана) и Хэнфорде (штат Вашингтон) в США.

Возмущения порождены парой черных дыр (в 29 и 36 раз тяжелее Солнца) в последние доли секунды перед их слиянием в более массивный вращающийся гравитационный объект (в 62 раза тяжелее Солнца). Слияние черных дыр произошло 1,3 миллиарда лет назад (столько времени гравитационное возмущение распространялось до Земли).

Ученые в США подтвердили существование гравитационных волн, предсказанное Эйнштейном

 Это открытие подтверждает одно из важных положений общей теории относительности.

ВАШИНГТОН, 11 февраля. /Корр. ТАСС Андрей Шитов/. Ученые в США подтвердили существование гравитационных волн, предсказанное почти сто лет назад общей теорией относительности Альберта Эйнштейна. Об этом объявил Национальный научный фонд США, где проходит пресс-конференция, посвященная открытию.

Гравитационные волны были зарегистрированы лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерваторией LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory). Они представляют собой колебания ткани пространства-времени, которые разбегаются от массивных объектов, движущихся с переменным ускорением.

«Впервые ученые наблюдали рябь в ткани пространства-времени, которая называется гравитационными волнами», –  Национальный научный фонд США.

Открытие было сделано 14 сентября 2015 года 5.51 утра по времени восточного побережья США одновременно двумя профильными обсерваториями — в штатах Луизиана и Вашингтон. На основании полученных результатов предполагается, что гравитационные волны возникли в результате «схлопывания» двух черных дыр массами примерно в 29 и в 36 раз больше Солнца. Явление произошло 1,3 млрд лет назад. В долю секунды тогда трехкратная масса Солнца была преобразована в гравитационные волны, которые позже достигли Земли и были зафиксированы учеными. Открытие подтверждает одно из важных положений общей теории относительности Эйнштейна.

В экспериментах активно участвовали научные группы под руководством профессора физического факультета МГУ Валерия Митрофанова и член-корреспондента РАН Александра Сергеева (Институт прикладной физики РАН, Нижний Новгород). Они боролись с квантовыми эффектами, искажающими сигналы сверхчувствительных антенн (зафиксированное отклонение в 10 в минус 19 м. в 10000 раз меньше радиуса протона) и также разрабатывали саму конструкцию телескопа. В частности, именно российские физики предложили подвешивать зеркала на кварцевых нитях вместо стальных, что снизило посторонние шумы в системе. В прошлом году физики уже сообщали о наблюдении следов гравитационных волн в реликтовом космическом излучении, но тогда их результаты признали ошибкой. Теперь гравитационные волны пронаблюдали в более прямых измерениях.

Гравитационные волны — это колебания ткани пространства-времени, которые разбегаются от массивных объектов, движущихся с переменным ускорением. Похожим образом перемещающийся электрический заряд порождает волны электромагнитные, но только их гораздо легче зарегистрировать. «Источником волн стали две черные дыры массой около 30 масс Солнца каждая, которые, двигаясь на околосветовых скоростях, столкнулись, образовав одну дыру большего размера. При этом суммарная масса единой дыры оказалась на 3 солнечных массы меньше, чем сумма двух масс: оставшаяся энергия была испущена в форме гравитационных волн. Когда волна от столкновения дошла до Земли, она начала трястись — примерно как трясется желе», — рассказал исполнительный директор LIGO Дэвид Райц (David Reitze). По расчетам ученых, столкновение произошло 1,3 млрд лет назад. Спикер LIGO Габриела Гонзалес (Gabriela Gonzalez) рассказала, что мы можем слышать гравитационные волны и даже запустила аудиозапись.

Гравитационные волны предсказал еще Альберт Эйнштейн, но все экспериментальные попытки их обнаружить заканчивались провалом. Дело в том, что даже сильные гравитационные волны вызывают лишь крохотные изменения: объекты, удаленные друг от друга на расстояние метра будут как бы колебаться на волнах пространства-времени и становиться то ближе, то дальше друг от друга. Именно поэтому ученые рассчитывали обнаружить гравитационные волны только от очень тяжелых объектов вроде сталкивающихся галактик, вращающихся черных дыр или двойных звездных систем. В коллаборации LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory) для этого использовали наземные гравитационные телескопы — гигантские Г-образные антенны с длиной плеч по четыре километра. Внутри них в условиях высокого вакуума распространялись лазерные лучи, которые отражались от подвешенных в противоположных концах антенн зеркал. А поскольку гравитационная волна периодически растягивала и сжимала плечи телескопа, разные лучи, шедшие по разным оптическим путям, приходили на выход с небольшими задержками. Именно их в конечном счете и регистрировали экспериментаторы по возникающей при взаимодействии лучей характерной интерференционной картине. Из этих данных ученые сделали вывод об отклонении на уровне 10 в минус 19 степени м. — сигнале, который свидетельствовал о прохождении гравитационной волны, порожденной системой двух черных дыр на расстоянии около 50 миллионов световых лет от Земли.

Если эти данные не будут опровергнуты, это станет очередным подтверждением общей теории относительности и откроет путь к давней мечте физиков — созданию теории квантовой гравитации и, возможно, даже теории великого объединения, описывающей все виды физического взаимодействия в единых терминах и уравнениях.

Стивен Хокинг назвал источник энергии будущего

3 февраля. Общество | Lenta.Ru – Британский физик-теоретик Стивен Хокинг назвал микроскопические черные дыры источником практически неограниченной энергии для человечества в будущем и предупредил об опасностях, с которыми могут столкнуться люди при попытке использовать в своих целях гравитационные объекты. Об этом ученый сообщил во второй части радиопередачи на BBC Radio 4, посвященной исследованиям. «Черная дыра солнечной массы может вырабатывать частицы излучения Хокинга с малой скоростью, в связи с чем его практически будет невозможно заметить. Но если ее уменьшить до размеров холма, то тогда черная дыра будет вырабатывать рентгеновское и гамма-излучение с суммарной мощностью около десяти миллионов мегаватт, чего хватит на питание электроприборов Земли», – Стивен Хокинг, физик-теоретик

Малые черные дыры, по мнению ученого, могут быть опасными для планеты, поскольку они могут мигрировать к центру Земли и таким образом вызывать глобальную катастрофу. Гораздо безопаснее было бы удерживать эти массивные объекты на безопасном расстоянии от планеты (например, на околоземной орбите). Хокинг считает возможным в будущем создание таких дыр, в том числе благодаря прогрессу в теории струн.

Физики-теоретики Стивен Хокинг, Малкольм Перри и Эндрю Строминжер в начале января 2016 года предложили решение парадокса потери информации в черных дырах. Эта проблема многими учеными считается одной из самых важных в физике, поскольку связана с детерминированностью мира — тем, как прошлое, настоящее и будущее влияют друг на друга. В радиопередачах Хокинг рассказал об этом и других исследованиях черных дыр.

Ученый из МГУ занят поиском черных дыр нового типа

МОСКВА, 23 января. /Корр. ТАСС Екатерина Боровикова/. – Сотрудник Государственного астрономического института имени П. К. Штернберга в Москве и Института астрофизических и планетологических исследований в Тулузе Иван Золотухин работает над методом обнаружения черных дыр нового типа. Речь идет о черных дырах средней массы, которые могли послужить «строительным материалом» для сверхмассивных черных дыр на ранних этапах существования Вселенной. Об этом ученый рассказал корреспонденту ТАСС.

До сих пор астрономам были известны два типа черных дыр: сверхмассивные и черные дыры звездных масс. Считается, что черные дыры звездных масс образуются в конце эволюции звезд, когда, раздувшись, они сбрасывают внешние слои, и сжимаются внутрь под действием собственной гравитации. Механизм появления сверхмассивных черных дыр в центрах галактик пока непонятен. Золотухин и его коллеги полагают, что они образуются в результате слияния черных дыр меньшего размера. «В ранней Вселенной образовывалось много черных дыр средней массы, они “слипались” в более крупные и так появились сверхмассивные черные дыры в очень далеких и очень старых галактиках», — пояснил Золотухин. Однако сверхмассивные черные дыры наблюдаются в галактиках, образовавшихся уже в первые сотни миллионов лет после Большого взрыва. По расчетам ученых, столь крупные черные дыры не могли образоваться из черных дыр звездных масс за столь короткое время.

Золотухин и его коллеги считают, что возможным «строительным материалом» для сверхмассивных черных дыр на ранних этапах существования Вселенной могли послужить дыры средней массы. Такие дыры могли образовываться из самых ранних звезд, появившихся во Вселенной. Эти звезды были больше современных и могли по массе быть в сотни раз больше Солнца. Некоторые из черных дыр средней массы могли остаться во Вселенной до настоящего времени. По оценкам ученых, таких дыр может быть около сотни для галактики размером с Млечный путь. Однако до сих пор астрономам был известен лишь один космический объект, подходящий на роль черной дыры средней массы.

Для того чтобы найти схожие объекты, Золотухин и его коллеги предложили новый метод. Они сопоставили объекты из массового обзора красных смещений галактик (SDSS) с объектами из каталога рентгеновских источников, обнаруженных космической обсерваторией XMM-Newton. Это позволило им обнаружить 16 кандидатов в черные дыры средней массы. Для того чтобы убедиться в том, что найденные объекты — действительно черные дыры искомой массы, нужно наблюдать их при помощи оптических телескопов. Для этого Золотухин и его коллеги используют, в частности, шестиметровый телескоп БТА Специальной астрофизической обсерватории. Планы же по поиску новых кандидатов в черные дыры средней массы ученые связывают с запуском российско-немецкого космического телескопа «Спектр-РГ» в 2017 году.

 

Результаты исследования опубликованы в журнале The Astrophysical Journal.