"Com esta descoberta, nós, seres humanos estão embarcando em uma maravilhosa nova missão:. A missão de explorar o lado deformado do universo-objetos e fenômenos que são feitas de espaço-tempo deformado Colisão buracos negros e ondas gravitacionais são as nossas primeiras belos exemplos", diz Kip Thorne, Richard P. Feynman Professor de Física teórica, emérito da Caltech.
Pela primeira vez, os cientistas observaram ondulações no tecido do espaço-tempo chamado de ondas gravitacionais, chegando à terra de um evento cataclísmico no universo distante. Isto confirma uma importante previsão de 1915, teoria geral da relatividade de Albert Einstein e abre uma nova janela sem precedentes para o cosmos.
ondas gravitacionais transportar informações sobre suas origens dramáticos e sobre a natureza da gravidade que não possa ser obtida. Os físicos concluíram que as ondas gravitacionais detectados foram produzidas durante a fracção final de uma segunda da fusão de dois buracos negros para produzir um único mais massivo buraco negro, girando. Esta colisão de dois buracos negros tinha sido previsto, mas nunca observada.
As ondas gravitacionais foram detectados em 14 de Setembro, 2015, 05:51 Eastern Daylight Time (09:51 UTC) por ambos do Interferometer Gravitational Observatório de onda duplo Laser (LIGO) detectores, localizado em Livingston, Louisiana, e Hanford, Washington , EUA. Os Observatórios LIGO são financiados pela National Science Foundation (NSF), e foram concebidos, construídos e são operados pela Caltech e do MIT. A descoberta, aceito para publicação na revista Physical Review Letters, foi feita pelacolaboração LIGO Scientific (que inclui a colaboração GEO eo Consórcio Australiana para Interferometric Gravitacional Astronomia ) e com a colaboração Virgo usando dados dos dois detectores de LIGO.
Estes gráficos acima mostram os sinais de ondas gravitacionais detectados pelos observatórios duplo LIGO em Livingston, Louisiana, e Hanford, Washington. Os sinais vieram de dois buracos negros se fundem, cada um com cerca de 30 vezes a massa do nosso Sol, encontrando-se 1,3 mil milhões de anos-luz de distância.
Os dois primeiros gráficos mostram dados recebidos pelo Livingston e Hanford, juntamente com as formas previstas para a forma de onda. Estas formas de onda previstos mostrar o que dois buracos negros se fundem deve ser semelhante de acordo com as equações da teoria da relatividade geral de Albert Einstein, juntamente com o instrumento está sempre presente ruído. Do tempo é representado no eixo dos X e a pressão sobre o eixo Y. Strain representa a quantidade fracionada pelo qual as distâncias são distorcidos.
Como as parcelas revelar, os dados LIGO corresponde muito de perto as previsões de Einstein.
O lote final, compara os dados de ambos os detectores. Os dados foram Hanford invertido para comparação, devido às diferenças na orientação dos detectores nos dois locais. Os dados também foram mudadas para corrigir para o tempo de percurso dos sinais de onda gravitacional entre Livingston e Hanford (o sinal atingiu primeiro Livingston, e, em seguida, viajar à velocidade da luz, atingiram Hanford sete milésimos de segundo mais tarde). Como a trama se demonstra, ambos os detectores testemunhou o mesmo evento, confirmando a detecção.
Com base nos sinais observados, os cientistas LIGO estimam que os buracos negros para este evento foram cerca de 29 e 36 vezes a massa do Sol, eo evento aconteceu 1,3 bilhões de anos atrás. Cerca de 3 vezes a massa do Sol foi convertida em ondas gravitacionais em uma fração de segundo, com uma potência de pico de cerca de 50 vezes maior do que todo o universo visível. Ao olhar para o tempo de chegada dos sinais de detector em Livingston registrou o evento 7 milissegundos antes do detector em Hanford-cientistas podem dizer que a fonte foi localizado no hemisfério sul.
De acordo com a relatividade geral, um par de buracos negros que orbitam em torno de si perder energia através da emissão de ondas gravitacionais, levando-os a aproximar-se progressivamente entre si ao longo de bilhões de anos, e, em seguida, muito mais rapidamente nos minutos finais. Durante a fracção final de uma segunda, os dois buracos negros colidem um no outro em cerca de metade da velocidade da luz e formar um único buraco negro mais maciço, a conversão de uma porção de massa dos buracos negros combinados de energia, de acordo com Einstein fórmula E = mc2. Esta energia é emitida como uma forte explosão final de ondas gravitacionais. São estas ondas gravitacionais que LIGO tem observado.
A localização aproximada da fonte de ondas gravitacionais detectados em 14 de Setembro, 2015, pelas instalações LIGO individuais é mostrado neste mapa do céu acima do hemisfério sul. As linhas coloridas representam diferentes probabilidades para onde o sinal originado: a linha púrpura define a região em que o sinal está previsto ter vindo do com um nível de confiança de 90 por cento; a linha amarela interna define a região alvo a um nível de confiança de 10 por cento.
As ondas gravitacionais foram produzidos por um par de fusão de buracos negros localizado a 1,3 bilhões de anos-luz de distância.
A pequena galáxia perto da nossa própria, chamada Grande Nuvem de Magalhães, pode ser visto como uma mancha difusa embaixo da área marcada, enquanto que uma galáxia ainda menor, chamado de Pequena Nuvem de Magalhães, está abaixo dele.
Os pesquisadores foram capazes de casa sobre a localização da fonte de ondas gravitacionais utilizando dados dos observatórios LIGO em Livingston, Louisiana, e Hanford, Washington. As ondas gravitacionais chegou ao Livingston 7 milésimos de segundo antes de chegar ao Hanford. Este atraso de tempo revelou uma fatia particular do céu, ou anel, a partir do qual o sinal deve ter surgido.Uma análise mais aprofundada da intensidade do sinal variável em ambas as detectores descartada partes do anel, deixando o remendo restante mostrado neste mapa
LIGO foi originalmente proposta como um meio de detectar essas ondas gravitacionais na década de 1980 por Rainer Weiss, professor de física, emérito, do MIT; Kip Thorne, Richard P. Feynman Professor de Física Teórica, Emérito da Caltech; e Ronald Drever, professor de física, emérito, também da Caltech.
"A descrição desta observação é muito bem descrito na teoria de Einstein da relatividade geral formulada há 100 anos e compreende o primeiro teste da teoria em forte gravitação. Teria sido maravilhoso para ver o rosto de Einstein se tivéssemos sido capazes de dizer-lhe," diz Weiss.
"Caltech prospera em fazer perguntas fundamentais e inventar novos instrumentos para responder a eles", diz o presidente da Caltech Thomas Rosenbaum, o Presidente e professor de física presidencial Sonja e William Davidow. "LIGO representa um exemplo emocionante de como esta abordagem pode transformar nosso conhecimento do universo. Estamos orgulhosos da parceria com NSF e MIT e nossos outros colaboradores científicos para liderar este esforço de décadas."
"Nossa observação de ondas gravitacionais realiza uma meta ambiciosa estabelecida ao longo de cinco décadas atrás, para detectar diretamente esse fenômeno indescritível e melhor compreender o universo, e, apropriadamente, cumpre o legado de Einstein no 100º aniversário de sua teoria da relatividade geral", diz David de Caltech H. Reitze, diretor-executivo do Laboratório de LIGO.
"Esta descoberta é apenas o começo", diz Fiona Harrison, o Benjamin M. Rosen Professor de Física e titular do Kent e Joyce Kresa Liderança Presidente da Divisão de Física, Matemática e Astronomia. "Nos próximos anos, LIGO estará colocando a relatividade geral para seus testes mais rigorosos que nunca, ela será descoberta de novas fontes de ondas gravitacionais, e estaremos usando telescópios no solo e no espaço de pesquisa para a luz emitida por estes eventos catastróficos . "
A existência de ondas gravitacionais foi demonstrado pela primeira vez na década de 1970 e 80 por Joseph Taylor, Jr., e seus colegas. Taylor e Russell Hulse descoberto em 1974 um sistema binário composto de um pulsar em órbita em torno de uma estrela de nêutrons. Taylor e Joel M. Weisberg, em 1982, descobriu que a órbita do pulsar foi lentamente diminuindo ao longo do tempo por causa da liberação de energia na forma de ondas gravitacionais. Para descobrir a pulsar e mostrando que iria tornar possível esta medição de ondas gravitacionais particular, Hulse e Taylor foram agraciados com o Prêmio Nobel de Física em 1993.
A nova descoberta Ligo é a primeira observação de si ondas gravitacionais, feitas por medição dos pequenos distúrbios as ondas fazem a espaço e tempo à medida que passam através da terra.
pesquisa LIGO é realizado pela Colaboração LIGO Scientific (LSC), um grupo de mais de 1000 cientistas de universidades em todo os Estados Unidos e em 14 outros países. Mais de 90 universidades e institutos de pesquisa no LSC desenvolver tecnologia de detecção e análise de dados; cerca de 250 estudantes são membros contribuintes fortes da colaboração. A rede detector LSC inclui os interferômetros LIGO e o detector GEO600. A equipe GEO inclui cientistas do Instituto Max Planck de Física Gravitacional (Albert Instituto Einstein, AEI), Leibniz Universität Hannover, juntamente com parceiros da Universidade de Glasgow, Cardiff University, da Universidade de Birmingham, outras universidades no Reino Unido, e da Universidade das Ilhas Baleares, na Espanha.
"Esta detecção é o começo de uma nova era: O campo da astronomia de ondas gravitacionais é agora uma realidade", diz Gabriela González, porta-voz do LSC e professor de física e astronomia na Universidade Estadual de Louisiana.
A descoberta foi feita possível pelas capacidades melhoradas de Advanced Ligo, um melhoramento importante que aumenta a sensibilidade dos instrumentos, em comparação com os detectores LIGO primeira geração, que permite um grande aumento do volume do universo sondou-e a descoberta de ondas gravitacionais durante a sua primeira corrida de observação. Os EUA National Science Foundation leva em apoio financeiro para Avançado LIGO.
"Em 1992, quando o financiamento inicial de LIGO foi aprovado, representou o maior investimento da NSF nunca tinha feito", diz France Córdova, diretor da NSF. "Foi um grande risco. Mas a National Science Foundation é a agência que leva estes tipos de riscos. Apoiamos ciência e engenharia fundamentais em um ponto no caminho para a descoberta de onde esse caminho não é nada clara. Nós financiar pioneiros. É por isso que os EUA continuam a ser um líder global no avanço do conhecimento ".
"Os detectores Avançada LIGO é um tour de force de ciência e tecnologia, tornada possível por uma equipe internacional verdadeiramente excepcional de técnicos, engenheiros e cientistas", diz David Shoemaker, do MIT, o líder do projeto para Advanced LIGO. "Estamos muito orgulhosos por termos terminado este projecto financiado pela NSF no tempo e no orçamento, e encantou Avançada LIGO emitiu detecção inovador tão rapidamente."
Em cada observatório, os dois-e-um-meia milha (4 km) de comprimento em forma de L LIGO interferômetro usa divisão de luz laser em dois feixes que viajam para trás e para os braços (tubos de quatro pés de diâmetro mantidos sob um quase vácuo -perfeito). As vigas são utilizados para monitorizar a distância entre os espelhos precisamente posicionadas nas extremidades dos braços. De acordo com a teoria de Einstein, a distância entre os espelhos irá alterar por uma quantidade ínfima quando uma onda gravitacional passa pelo detector. Uma alteração no comprimento dos braços mais pequenos do que um décimo de milésimo o diâmetro de um protão (10-19 metros) pode ser detectada.
observatórios independentes e amplamente separados são necessários para determinar a direcção do evento que causa as ondas gravitacionais, e também para verificar que os sinais provenientes de espaço e não são de algum outro fenómeno local.
Uma rede de detectores vai contribuir significativamente para localizar as fontes. O detector de Virgem será a primeira a aderir ainda este ano.
O Laboratório LIGO está também a trabalhar em estreita colaboração com cientistas na Índia no Centro Inter-Universitário de Astronomia e Astrofísica, o Ramanna Centro de Raja de Tecnologia Avançada, e do Instituto de Plasma para estabelecer um terceiro detector Avançada LIGO no subcontinente indiano. Aguarda a aprovação pelo governo da Índia, que poderia estar operacional no início da próxima década. O detector adicional vai melhorar muito a capacidade do detector de rede global para localizar fontes de ondas gravitacionais.
pesquisa Virgo é realizado pela Colaboração Virgem, que consiste em mais de 250 físicos e engenheiros pertencentes a 19 diferentes grupos de investigação europeus: 6 de Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), em França; 8 do Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) em Itália; 2 na Holanda com Nikhef; o Wigner RCP na Hungria; o grupo POLGRAW na Polônia, e do Observatório Europeu Gravitacional (EGO), o laboratório que hospeda o detector Virgo perto de Pisa, na Itália.
O Galaxy diário via Kathy Svitil
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