Gravitationsvåg

Allmänna relativitetsteorin

Tvådimensionell visualisering av rumtidsstörningen från en massiv kropp. Materiens närvaro förändrar rumtidens geometri.

Introduktion · Historia · Matematik · Tester
Fenomen
Keplerproblemet · Gravitationslins · Gravitationsvåg · Ramdragning · Geodetisk effekt · Händelsehorisont · Singularitet · Svart hål

Se även Gravitationsvåg (flödesdynamik).

Gravitationsvåg avser inom fundamental fysik gravitationsstrålning som uppträder som krusningar i krökningen av rumtiden som från källan utbreder sig som vågor. Den engelska beteckningen är gravitational wave.

Fenomenet förutspåddes 1916[1] av Albert Einstein baserat på hans allmänna relativitetsteori,[2] som säger att gravitationsvågor transporterar energi som gravitationsstrålning. Förekomsten av gravitationsvågor är en konsekvens av den allmänna relativitetsteorin eftersom den för med sig en begränsad utbredningshastighet för fysikaliska växelverkningar. Däremot kan gravitationsvågor inte existera i den newtonska teorin om gravitation, som postulerar att växelverkan utbreder sig med oändlig hastighet.

Tvådimensionell framställning av gravitationsvågor som alstras av två neutronstjärnor som kretsar runt varandra.

Potentiella källor till detekterbara gravitationsvågor inkluderar dubbelstjärnesystem som består av vita dvärgar, neutronstjärnor och svarta hål. Olika gravitationsvågsdetektorer är under uppbyggnad (2016) eller i drift, såsom Advanced LIGO som började göra observationer i september 2015.[3] I februari 2016 meddelade Advanced LIGO-teamet att de upptäckt gravitationsvågor från två svarta hål som ska ha haft massor 29 respektive 36 gånger solens massa (M☉) och som smält samman 1,3 miljarder ljusår bort. Energi motsvarande 3 solmassor (M☉c2) uppskattas ha strålat ut i form av gravitationsvågor. [4][5][6][7][8] För mätningarna användes två laser-interferometrar i USA belägna i Hanford, Washington respektive Livingstone, Louisiana.[9][10]

LIGO:s första observation av gravitationsvågor. Mätningarna från Hanford till vänster och från Livingstone till höger. De undre bilderna visar hur vågornas frekvens ökar mot slutet av händelseförloppet.[11]

Innan man direkt detekterade gravitationsvågor fanns det indirekta bevis för deras existens. Mätningar av Hulse–Taylors binära pulsarsystem (PSR B1913+16), som upptäcktes av Joseph Taylor och Russell Hulse 1974, visade att gravitationsvågor är mer än ett hypotetiskt koncept. En pulsar är en snabbt roterande neutronstjärna som sänder ut korta regelbundna pulser av radiovågor. Från variationer i pulsernas period drog Taylor och Hulse slutsatsen att PSR B1913+16 har en annan neutronstjärna som följeslagare. Det två neutronstjärnorna rör sig i snäva banor runt sitt gemensamma masscentrum och den kraftiga accelerationen i denna rörelse gör att systemet förlorar energi genom att sända ut gravitationsstrålning. Detta får neutronstjärnorna att närma sig varandra vilket innebär att perioden för banrörelsen minskar. Genom mätningar över flera år kunde Hulse och Taylor visa att banperioden minskar med 77 mikrosekunder per år, i överensstämmelse med allmänna relativitetsteorins förutsägelse.[12][13][14] De två delade Nobelpriset i fysik 1993. 2017 års Nobelpris i fysik delades ut till Rainer Weiss, Barry Barish och Kip Thorne för att de gjort det möjligt att observera gravitationsvågor.[15]

Se även

Referenser

Den här artikeln är helt eller delvis baserad på material från engelskspråkiga Wikipedia, Gravitational wave, 11 februari 2016.

Noter

  1. ^ ”Einstein - Annalen der Physik”. einstein-annalen.mpiwg-berlin.mpg.de. Arkiverad från originalet den 21 mars 2019. https://web.archive.org/web/20190321062928/http://einstein-annalen.mpiwg-berlin.mpg.de/related_texts/sitzungsberichte. Läst 11 februari 2016. 
  2. ^ ”Einstein's gravity theory passes toughest test yet: Bizarre binary star system pushes study of relativity to new limits”. phys.org. http://phys.org/news/2013-04-einstein-gravity-theory-toughest-bizarre.html. Läst 11 februari 2016. 
  3. ^ ”The Newest Search for Gravitational Waves has Begun”. LIGO Lab | Caltech. https://www.ligo.caltech.edu/news/ligo20150918. Läst 11 februari 2016. 
  4. ^ ”Einstein's gravitational waves found at last”. Nature News & Comment. http://www.nature.com/news/einstein-s-gravitational-waves-found-at-last-1.19361. Läst 11 februari 2016. 
  5. ^ LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration; Abbott, B. P.; Abbott, R.. ”Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger”. Physical Review Letters 116 (6): sid. 061102. doi:10.1103/PhysRevLett.116.061102. http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.116.061102. Läst 11 februari 2016. 
  6. ^ ”Gravitational waves detected 100 years after Einstein's prediction | NSF - National Science Foundation”. www.nsf.gov. http://www.nsf.gov/news/news_summ.jsp?cntn_id=137628. Läst 11 februari 2016. 
  7. ^ Overbye, Dennis (11 februari 2016). ”The New York Times”. ISSN 0362-4331. http://www.nytimes.com/2016/02/12/science/ligo-gravitational-waves-black-holes-einstein.html. Läst 11 februari 2016. 
  8. ^ ”Gravitationsvågor upptäckta”. svt.se. http://www.svt.se/nyheter/vetenskap/gravitationsvagor-upptackta. Läst 12 februari 2016. 
  9. ^ ”Första beviset på att svarta hål verkligen finns”. Dagens Nyheter. 11 februari 2016. http://www.dn.se/nyheter/vetenskap/forsta-beviset-pa-att-svarta-hal-verkligen-finns/. Läst 12 februari 2016. 
  10. ^ Nina Weber (11 februari 2016). ”Gravitationswellen: Was nie ein Mensch zuvor gemessen hat” (på tyska). Der Spiegel. http://www.spiegel.de/wissenschaft/natur/gravitationswellen-was-nie-ein-mensch-zuvor-gemessen-hat-a-1076976.html. Läst 12 februari 2016. 
  11. ^ LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration (4 oktober 2016). ”The basic physics of the binary black hole merger GW150914”. Ann. Phys. (Berlin) 529, No. 1-2, 1600209 (2017). doi:10.1002/andp.201600209. https://arxiv.org/abs/1608.01940. Läst 25 juli 2017. 
  12. ^ Gustafsson, Bengt. ”Nobelpriset i fysik 1993”. Kosmos 1994, Svenska Fysikersamfundets årsbok. sid. 7-20. ISBN 91-86992-04-X 
  13. ^ Weisberg, Joel M.; Taylor, Joseph H. (2004). ”Relativistic Binary Pulsar B1913+16: Thirty Years of Observations and Analysis”. Binary Radio Pulsars, Proc. Aspen Conference, ASP Conf. Series. https://arxiv.org/abs/astro-ph/0407149. Läst 19 september 2017. 
  14. ^ Weisberg, Joel M.; Nice, David J.; Taylor, Joseph H. (2010). ”Timing Measurements of the Relativistic Binary Pulsar PSR B1913+16”. The Astrophysical Journal 722: sid. 1030-1034. doi:10.1088/0004-637X/722/2/1030. https://arxiv.org/pdf/1011.0718. Läst 19 september 2017. 
  15. ^ ”Gravitationsvågorna äntligen fångade”. Kungl. Vetenskapsakademien. Arkiverad från originalet den 5 oktober 2017. https://web.archive.org/web/20171005000527/http://www.kva.se/sv/pressroom/pressmeddelanden/nobelpriset-i-fysik-2017. Läst 4 oktober 2017. 

Externa länkar

Media som används på denna webbplats

Spacetime curvature.png
Författare/Upphovsman: Johnstone på engelska Wikipedia
Original text: Created by User Johnstone using a 3D CAD software package and an image of planet earth from NASA's Galileo spacecraft., Licens: CC BY-SA 3.0
Illustration of spacetime curvature.
LIGO measurement of gravitational waves.svg
Författare/Upphovsman: B. P. Abbott et al. (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration) — full list at the end of the article, Licens: CC BY 3.0
First observation of gravitational waves by LIGO (signal GW150914). Shows the gravitational wave signals received by the LIGO instruments at Hanford, Washington (left) and Livingston, Louisiana (right) and comparisons of these signals to the signals expected due to a black hole merger event.
Wavy.gif
Ripples in spacetime generated by fast orbiting stars (neutron stars, white dwarfs or black holes).