Co to jest promieniowanie grawitacyjne? Szymon Charzyński KMMF UW

Odziaływania elementarne elektromagnetyczne silne grawitacyjne słabe

Obserwacje promieniowania elektromagnetycznego

Obserwacje promieniowania elektromagnetycznego z Ziemi

Obserwacje promieniowania elektromagnetycznego z orbity

Dotychczasowe obserwacje astronomiczne Promieniowanie elektromagnetyczne Gigantyczna ilość danych Ogromna ilość źródeł Promieniowanie grawitacyjne Dwa źródła: 1. GW150914 2. GW151226

Ogólna teoria względności

Ogólna Teoria Względności Ogólna Teoria Względności opisuje grawitację jako zakrzywienie czasoprzestrzeni. 1915

Geometria krzywych powierzchni Przykład: powierzchnia Ziemi jest krzywa, ale w małej skali życia codziennego w ogóle tego nie zauważamy. Doświadczamy tego dopiero jak podróżujemy nadużych dystansach. Możemy nawet objechać ją dookoła i wrócić do tego samego punktu.

Teoria względności

Co to jest fala grawitacyjna?

Dwie polaryzacje fali grawitacyjnej + +

Fala jest nośnikiem: energii, pędu, momentu pędu. Własności fali grawitacyjnej

Potencjalne źródła fal grawitacyjnych Ciasne układy podwójne małych masywnych obiektów Wybuchy supernowych Zderzenia zwartych masywnych obiektów Zlewanie się czarnych dziur

Potencjalne źródła fal grawitacyjnych

Pulsar PSR B1913+16 odkryty w 1974 przez Russela Hulse'a i Josepha Taylora (nagroda Nobla 1993) Obserwacje pośrednie

Pulsar SR B1913+16

Pulsar SR B1913+16 Układ dwóch gwiazd neutronowych Masy składników = 1,4 masy Słońca Średnice składników = 20 km Odległość = od 746 600 km do 3 153 600 km Okres obiegu = 7h 45min Prędkość = od 110 km/s do 450 km/s Okres wirowania pulsara = 59 ms Zbliżanie = 3,5 m/rok Moc promieniowania = 7.35 10 24 W Odległość od Ziemi = 21 000 lat świetlnych

Symulacje numeryczne

Detektor LIGO Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory

Detektor LIGO Działa od 2002 roku. Dwa detektory dzieli 3000 km.

Detektor LIGO Ramiona interferometru mają długość 4 km. Spodziewana zmiana długości ramion = 10 18 m.

Pierwsza detekcja GW150914 Detekcja: 14 września 2015 Ogłoszenie: 11 lutego 2016

Pierwsza detekcja GW150914 Detekcja: 14 września 2015 Ogłoszenie: 11 lutego 2016 Źródło: zlanie się dwóch czarnych dziur o masach 36 i 29 mas Słońca w wyniku którego powstała czarna dziura o masie 62 mas Słońca.

Pierwsza detekcja GW150914 Masa trzykrotnie większa od masy Słońca została zamieniona na energię promieniowania grawitacyjnego. W czasie 20 milisekund moc promieniowania osiągnęła wartość 3,6*1049 W, czyli 50 razy więcej niż łączna moc wszystkich gwiazd w obserwowalnym wszechświecie.

Pierwsza detekcja GW150914 Sygnał był rejestrowany przez 0.2 sekundy. W tym czasie częstość wzrosła z 35 Hz do 250 Hz. Zarejestrowano 8 pełnych cykli.

Druga detekcja GW151226 Detekcja: 26 grudnia 2015 Ogłoszenie: 15 czerwca 2016 Źródło: zlanie się dwóch czarnych dziur o masach 14,2 i 7,5 mas Słońca w wyniku którego powstała czarna dziura o masie 20,8 mas Słońca.

Druga detekcja GW151226 Sygnał był rejestrowany przez 1 sekundę. W tym czasie częstość wzrosła z 35 Hz do 450 Hz. Zarejestrowano około 55 pełnych cykli.

Detektor VIRGO Lokalizacja: niedaleko Pizy we Włoszech. Zbudowany w 2003 roku. Od 2011 roku trwa jego modernizacja.

Detektor KAGRA Lokalizacja: Japonia. Planowane uruchomienie: 2018.

Przyszłość: elisa?

Przyszłość: elisa? Laser Interferometer Space Antenna 3 satelity na orbicie okołosłonecznej w odległość 1 000 000 km od siebie.

Plan: 2034 rok. Przyszłość: elisa?

Przyszłość: elisa?

Na naszych oczach otwiera się nowe okno na wszechświat: astronomia grawitacyjna.

www.deltami.edu.pl