Wormholes, trous noirs, Voyage dans le temps, les ondes gravitationnelles, pour beaucoup de gens, ce concept émoustillant, ne semble exister que dans la science-fiction dans la littérature et la fiction, mais en fait ils sont des scientifiques intéressés par l'objet d'une étude. Quand nous sommes allés explorer ces concepts exotiques, vous trouverez qu'ils ne sont pas fantaisistes, mais étroitement liée à une théorie physique.
En 1915, Einstein a proposé une nouvelle théorie de la gravité - La relativité générale . Il explique non seulement la théorie de Newton ne peut pas expliquer le phénomène, mais également un certain nombre de prédictions contre-intuitive. Depuis le GPS dans notre utilisation quotidienne, pour comprendre la formation des trous noirs, puis d'étudier l'évolution de l'univers, nous sommes inséparables de la théorie de la relativité générale. Si une phrase pour résumer la théorie, qui est la suivante: L'espace-temps indique importe comment plier l'espace-temps tells quel que soit le sport .
autour du soleil, l'espace est incurvée. Notre univers est décrit comme un plan en deux dimensions ou d'un film, en direct dans un « super espace » Les physiciens appellent « corps » de grande dimension (en vrac). En réalité, notre film est le corps en trois dimensions et à quatre dimensions est. Un tel organisme pourrait exister de l'univers? Nous croyons que le passé n'existe pas, mais en 1999 Lisa Randall a prouvé être possible.
Après la théorie de la relativité générale 50 ans, un jeune étudiant au doctorat de l'univers d'Einstein a changé, il se rendit compte que l'univers a un côté courbe, la vie ne sera jamais fixé des objectifs pour vous-même: Bien que l'utilisation de la théorie et l'observation pour explorer le monde de flexion . Le jeune médecin est Kip Thorne (Kip Thorne). Oui, ce qui est le film « Interstellar », un consultant scientifique pour le prix Nobel de physique 2017 Kip Thorne.
Kip Thorne partager des histoires sur wormholes, les trous noirs, Voyage dans le temps et les ondes gravitationnelles dans Tencent WE Assemblée. | Source: Tencent WE Assemblée
Le temps et l'espace raccourci
Maintenant gras Imaginez si nous voulons naviguer loin du système solaire à la Terre de 2,54 millions d'années-lumière de la galaxie d'Andromède, comment faire? En ce qui concerne la technologie moderne, il était un mythe. Cependant, la solution des équations fondamentales de la relativité générale (à savoir les équations du champ d'Einstein) pour nous fournir un raccourci espace-temps - Wormhole !
Si vous peignez un morceau de papier sur le système solaire et la galaxie d'Andromède, aussi longtemps que le papier plié, vous trouverez parmi eux peut créer un raccourci à quelques kilomètres. Lorsque le trou de ver est ouvert, à seulement quelques minutes seront en mesure de passer à travers, cela est si loin une idée de la tentation. Kip Thorne a mis une telle idée de romans théoriques, Déplacés puis déplacés à l'écran du roman. Laissez le public ont la possibilité de faire l'expérience physique théorique nous donne des possibilités infinies.
Wormhole entre Saturne et la galaxie d'Andromède ouvre un raccourci. | Source: Pany / NPI
Bien sûr, les mauvaises nouvelles est que dans l'univers réel, Wormholes même s'il y aura vraiment très instable, parce que dans l'avenir, il va générer ouvert brièvement, puis se éteint dans une très courte période de temps, disparaître . Et assurez-vous de dire, et non Wormhole naturellement dans l'univers, nous ne pouvons compter sur suffisamment plus civilisé à utiliser. " Etrange affaire « Est-il possible de créer et de maintenir un trou de ver de présence.
Cette question étrange que nous avons vu avec toute substance pas la même, il ne sera pas seulement la distraction mur de trou de ver de gravité, et lorsque le faisceau lumineux passe à travers, mais aussi l'extrapolation lumière, la séparation du faisceau lumineux. Cela signifie que ceux-ci sont remplis de matière exotique dans le faisceau Wormhole (ou un proche de la vitesse de la lumière à travers les guerriers wormholes), il semble, doit avoir densité d'énergie négative (Énergie par centimètre cube). Qu'est-ce que cela signifie? Nous savons que la gravité est générée par la qualité, et nous avons entendu parler de E = MC², la masse et l'énergie qui équivaut à, disons, la gravité est produite par l'énergie. Sous l'angle du faisceau pour calculer constatera que la densité moyenne d'énergie de la matière dans le trou de ver que dans la négative, le faisceau sera dispersé, il ouvre le trou de ver. Nous disons donc que ces substances sont étranges.
Bien sûr, une exception est que si nous pouvons entrer dans une puissance très petite échelle --10 négatif de 33 cm, peut-être il est possible de trouver un trou de ver. Nous comprenons que dans un si petit espace, il y a une énorme fluctuations du vide, l'espace est devenu un tas de « mousse quantique. » Nous ne sait pas ce qui se passera à cette échelle, ce qui nous oblige à unifier la mécanique quantique et la relativité générale, de trouver une théorie dite de la gravité quantique, afin de guider plus nous avancer.
monstre gravitationnel
Si vous pensez que le trou de ver est encore plein de saveur de science-fiction, l'univers ont le même effet, mais il y a une existence plus réelle - trou noir . Peu de temps après la relativité générale proposée dans Einstein, les physiciens dans la théorie prédit l'existence des trous noirs, et sa configuration de base comprend cachés dans un horizon de l'événement à l'intérieur point singulier . Tous les objets, une fois tombé dans l'horizon des événements ne pouvait plus échapper, ce qui est une limite de non-retour.
Dans l'univers, quand une masse suffisante d'étoiles dans la course de carburant, il fera l'objet d'une violente explosion, gravitationnelles finissent par former un trou noir. En plus de ces masse stellaire trou noir, les scientifiques croient que le centre de la plupart des galaxies contiennent une masse du soleil est des millions ou des milliards de fois même trou noir supermassif Par exemple, dans le centre de la galaxie, il y a une masse de 400 fois la masse du trou noir de soleil. Dans certaines galaxies, ce trou noir formera une grande masse de gaz, la poussière et les débris d'étoiles comprenant disque d'accrétion . Lorsque le matériau du disque qui tombe dans le trou noir, l'énergie gravitationnelle est convertie en lumière, au centre de ces galaxies sont très lumineuses, et par conséquent, ils sont aussi appelés AGN (AGN). Certains AGN même près de la vitesse de la lumière émise par relativiste cascade .
Thorn derrière montre accrétion disques autour des trous noirs et à double jet, une grande quantité de rayonnement qu'ils les ondes radio, les rayons X et la lumière visible. | Source: Tencent WE Assemblée
En revanche, le trou noir dans le film « Interstellar » dans le Gargantua pas « active », et la température du disque d'accrétion est plus faible que beaucoup le AGN typique, et pas des jets. Au moins dans le trou noir Telescope Event Horizon Avant (EHT) a terminé son analyse de données, trou noir Gargantua est l'image du trou noir le plus proche.
Thorne affiché derrière l'horizon de l'événement est le télescope (EHT), il se compose de plusieurs grands télescopes radio à travers le monde, dont la résolution équivalente à un télescope de la taille de la Terre. 2017, EHT pour le centre galactique trou noir a été observé, est maintenant la dernière étape de l'analyse des données, le trou noir de la première image devrait être publiée au premier semestre de 2019. | Source: Tencent WE Assemblée
Le mystère du temps
En raison du fort trou noir gravitationnel, il y a un effet spécial deviendra évident. Selon la loi d'Einstein sur Time Warp, ont toujours tendance à tout séjour dans le passage du temps le plus lent lieu et la gravité va tirer à cet endroit.
la masse de la Terre déforme le temps, et ce temps plié produira gravité, et donc nous fermement attaché au-dessus de la terre. Mais en fait la gravité de la Terre est très faible. Selon la relativité générale, plus le champ de gravitation, plus le temps passe très lentement, ce qui signifie que votre tête et les pieds se sentent le passage du temps n'est pas le même, mais la différence est trop petit, ne peut pas détecter. En 1976, les scientifiques ont mis une horloge atomique pour lancer un millier de kilomètres d'altitude. Via des signaux radio, les scientifiques comparent l'horloge atomique sur le sol et sur un satellite, et a constaté que l'horloge sol plus lent va de 30 microsecondes par jour. Ce temps de conclusion théorie de flexion et Einstein est exactement la même dans la précision expérimentale.
vaisseau spatial peu à peu près du trou noir, le temps passe plus lentement (par rapport à la Terre). | Source: Pany / NPI
Cependant, si près du trou noir, il fera un temps fort de gravité est significativement plus lent. Supposons un vaisseau spatial peu à peu près de l'horizon des événements d'un trou noir (sur la carte), vous constaterez que, quand près d'une certaine distance, le temps écoulé sur le vaisseau spatial sera plus lent que la moitié de la planète. Si un navire est très courageux, de poursuivre le vol, et enfin près de l'horizon des événements, où le temps est arrêté. Et dans le trou noir, il est plus lent que l'arrêt, le temps d'écoulement dans le trou noir. Le vaisseau spatial finira par frapper le centre du trou noir - la singularité. Là, l'échec de la relativité générale, que nous devons la théorie de la gravité quantique pour expliquer ce qui est arrivé dans la singularité.
Le temps va ralentir, ce qui est la façon dont il est surpris de trouver ah! Mais nous avons le temps d'explorer loin d'arrêter, il y a trop d'attente de puzzle à résoudre.
ondulations espace-temps
Alors que notre fantasme de Voyage dans le temps semble hors de portée, mais sur Terre, nous sommes toujours en mesure de voir ce qui est arrivé dans le passé lointain. Environ 13 millions d'années, deux poids étaient 29 et 36 trous noirs de masse solaire ne savent pas de quelle manière enchevêtrés les uns avec les autres, et lentement à proximité, a finalement fusionné dans un trou noir de masse solaire 62. En moins d'une seconde fois, cette fusion sera environ trois fois la masse du soleil convertie en ondes gravitationnelles rayonnement externe, la puissance de crête que toutes les étoiles dans l'énergie de l'univers observable libéré et plus quelques fois! Gravitationnel vitesse de propagation des ondes de lumière dans l'espace, si elle passe à travers la terre, il provoquera la courge planétaire et étirement.
ondes gravitationnelles rayonnent lorsque le temps combiné trou noir. | Source: Le projet SXS
la théorie de la relativité générale d'Einstein au début après avoir prédit l'existence d'ondes gravitationnelles. Pour beaucoup de physiciens, à la recherche d'ondes gravitationnelles est très attrayant. Puisque les ondes gravitationnelles sont générées par l'espace courbe, il est donc un outil idéal pour la flexion exploration spatiale. Pendant ce temps, les physiciens pensent que les ondes gravitationnelles contribueront à notre compréhension de l'univers ont un impact révolutionnaire. Cependant, comment détecter les ondes gravitationnelles il?
En 1972, Thorne rendu possible une idée possible. Après cela, lui et Ronald De Leifu (Ronald Drever) et Rainer Weiss (Rainer Weiss) travaillent en étroite collaboration pour surmonter de nombreux problèmes techniques pour détecter les ondes gravitationnelles. La conception finale LIGO (FAM). En 1994, Barry Bali Shi (Barry Barish) a servi en tant que directeur de projet LIGO, sera une petite équipe de seulement 40 personnes élargies dans une équipe de recherche comprend plus de 1200 scientifiques, enfin permettent de détecter les ondes gravitationnelles.
Est un interféromètre de LIGO en forme de L, ce dispositif peut être séparé des faisceaux laser, les deux faisceaux laser perpendiculaires entre eux pour répandre le bras de sonde. Le faisceau est réfléchi à l'extrémité du bras. Si la longueur des bras exactement la même, le faisceau laser traverse sera la même que la distance, il annulera l'autre quand ils se rencontrent à nouveau. Mais si l'onde gravitationnelle à travers le bras détecteur est tendu, les deux faisceaux lumineux par la même plus longue distance, il ne sera pas complètement destructeur quand ils se sont rencontrés à nouveau, mais qui produisent un signal dans le détecteur. Les scientifiques objectif est de détecter le signal.
Septembre 2015 n ° 14, LIGO gravitationnelle vague finalement capturé la fusion de trou noir qui il y a 1,3 milliards d'années rayonné. Et plus tard, pour détecter les trous noirs fusionnent plusieurs événements. 2017, la gloire de LIGO, pour détecter les ondes gravitationnelles rayonnés par la fusion Gemini. En même temps, cette fusion a également publié une grande quantité d'ondes électromagnétiques! Ceci est la première fois dans le même événement en même temps, nous voyons aussi des ondes gravitationnelles et des ondes électromagnétiques. L'avenir, nous allons également utiliser l'interféromètre de l'espace, des observations de synchronisation Pulsar et d'autres moyens pour détecter le pulsar, les trous noirs supermassifs ont fusionné et certains événements extrêmes, afin de continuer à découvrir d'autres secrets de l'univers - tels que le taux d'expansion de l'univers, les étoiles à neutrons intérieur, dimensions supplémentaires et ainsi de suite. De plus, nous pouvons même être ondes gravitationnelles Primordial trouvé sur univers Inflationary (Ceci est la naissance de l'univers a connu une expansion exponentielle) conduit.
comme comme une onde électromagnétique, les ondes gravitationnelles sont composées de nombreux objets différents à différentes fréquences rayonnées out. Tels que le terrain de LIGO, seule une petite partie de la fréquence sensible, ce qui limite sa capacité à « voir » les autres capacités des phénomènes cosmiques particuliers. Cette figure montre les ondes gravitationnelles associées à chaque gamme de fréquence de la source, le type et les détecteurs d'ondes gravitationnelles nécessaires à des fréquences différentes. | Source :. NASA / J I.Thorpe
Il y a environ 400 ans, Galilée a utilisé son télescope maison dans l'espace, a découvert quatre satellites autour de Jupiter. Il y a trois ans, LIGO pour la première fois pour détecter les ondes gravitationnelles produites par les trous noirs de fusion, comme nous explorons l'univers ouvre une nouvelle fenêtre. Maintenant, imaginons 400 ans plus tard, nous avons changé l'univers chamboulé baissez librement?
