RSS

Mesečne arhive: februar 2020

Teorija masene gravitacije i tamna energija

    25. januar 2020.

    Od Velikog praska svemir se širi, ali po zakonu fizike gravitacija kao privlačna sila bi trebalo da ga uspori. U stvarnosti nije tako, svemir ubrzava.

    Kao rešenje problema hipotetizovana je tamna energija koja bi trebalo da omogućava ubrzano širenje kosmosa. Ali niko zapravo ne zna o čemu se tu radi.

    Claudia de Rham, profesor teorijske fizike na Imperial koledžu u Londonu za sebe kaže da joj stručnost leži u interfejsu između fizike čestica, gravitacije i kosmologije u kojoj razvija i testira nove modele i paradigme. Radi na razumevanju gravitacije na fundamentalnom nivou, sa naglaskom na teorijsku konzistentnost, kvantnu stabilnost i relevantnost za kosmologiju.

    De Rham Teorijom masene gravitacije modifikuje Ajnštajnovu Teoriju opšte relativnost tako što gravitonima, hipotetičkim česticama, nosiocima gravitacione sile daje masu. Po Ajnštajnu gravitoni nemaju masu.

    Ako gravitoni imaju masu, očekuje se da gravitacija ima uticaj na skalama vrlo velikih rastojanja, što bi moglo da objasni zašto širenje univerzuma nije obuzdano.

    „Jedna je mogućnost da vam možda neće trebati tamna energija, tačnije, sama gravitacija ispunjava tu ulogu“, kaže De Rham.

    De Rham ističe da je u ovoj fazi masena gravitacija još uvek samo teorija. Matematički je to proverivo, ali ne znamo da li odražava empirijsku stvarnost. Ali s pojavom astronomije gravitacionih talasa biće moguće testirati predviđanja teorije u narednoj deceniji i dalje.

     „Bilo bi neverovatno kada bi se pokazalo da je ovo ispravno“, kaže ona.“To se može ili ne mora dogoditi, ali ono što će se dogoditi je da ćemo imati mnogo bolje temeljno razumevanje gravitacije i to je nešto tako duboko, to je danas jedno od velikih pitanja.“

     De Rhama zanima brzina gravitacije koja nikada nije direktno izmerena i za koju teorija predviđa da bi u nekim okolnostima mogla biti brža od svetlosti. Ona istražuje da li se gravitacija, poput svetlosti, kreće različitim brzinama kroz različite materijale. Ako se to dogodi, postojale bi gravitacione duge koje bi se mogle videti na teleskopima sa gravitacionim talasom.

     „Ako postoji nešto što ne razumemo ili postoji neko odstupanje u podacima, to je znak – znak da moramo nešto više da naučimo“, kaže ona. „To je znak da smo na ivici otkrivanja nečeg novog.“

      De Rhama očekuje da će nova generacija opservatorija gravitacionih talasa, poput ESA-e  svemirske opservatorije Lisa, u narednoj deceniji detektovati slabe gravitacione signale iz kosmosa i podići nivo nauke koji će omogućiti kvalitetniji rad.

Izvor :
Imperial College London
The Guardian

 
Ostavite komentar

Objavljeno od strane na 6. februara 2020. in Astrofizika

 

Gravitacioni talasi i tamna materija

Ako prostor- vreme zamislimo kao dvodimenzionalno platno svaki objekat koji se nađe na njemu ga opterećuje i zakrivljuje svojom masom. Što je masa objekta veća, zakrivljenje platna je veće.

   Slično tome, po Teoriji opšte relativnosti Alberta Ajnštajna objekti u svemiru svojom masom deluju na četvorodimenzionlni prostor- vreme, deformišu ga, što se manifestuje kao gravitacija.

     Taj zakrivljeni deo prostor- vremena  oko nekog tela koje ima masu je njegovo gravitaciono polje.

Maciej Rębisz

    Gravitaciono polje jednog objekta privlačno deluje na drugi objekat koji može da padne u gravitaciono polje prvog objekta i orbitira oko njega, kao Mesec oko Zemlje ili Zemlje oko Sunca.

    Dva tela mogu da se okreću jedno oko drugog, sve bliže i bliže, dok ne padnu jedno u drugo, sudare se. Kada se to dogodi nastaju deformacije u prostor- vremenu ili gravitacioni talasi.

    Laserska interferometarska gravitaciono-talasna opservatorija (LIGO) je 14. septembra 2015. godine prvi put detektovala gravitacione talase koji su nastali sudarom dve crne rupe. Opservatorije LIGO i Virgo su detektovale gravitacione talase iz najmanje još 10 spajanja crnih rupa. Spajanje dve neutronske zvezde je prvi put detektovano 2017. godine.

     Posle Velikog praska novouobličena materija i prostor- vreme se šire i postaju sve veći. Ako je taj rast neujednačen, određena područja postaju gušća od ostalih. U nekom trenutku univerzuma ti džepovi guste materije se pod vlastitom gravitacijom urušavaju i formiraju rane crne rupe.

    Za razliku od crnih rupa nastalih kasnije eksplozijom masivnih zvezda, prvobitne crne rupe nemaju minimalni prag mase potreban da bi se one formirale. Ako bi LIGO i Virgo detektovali crnu rupu manje mase od mase Sunca, to bi mogla biti prvobitna crna rupa.

     Do sada hipotetička tamna materija nije otkrivena ali se smatra da je u svemiru ima 85% više od vidljive materije. Ovaj stav se zasniva na nekim gravitacionim efektima zapaženim širom svemira koji se objašnjavaju postojanjem nevidljive tamne materije.

     Čini se da tamna i normalna materija uzajamno deluju samo putem gravitacije. Moguće je da čestice tamne materije međusobno komuniciraju kao i poznate čestice i pri tome formiraju kompaktne tamne objekte.

     Jedan od kandidata za česticu tamne materije je aksion. Oni bi mogli da se kondenzuju u Boze-Ajnštajnov kondenzat ili aksionske zvezde. Moguće je da se značajan deo aksionske tamne materije nalazi u obliku tamnih aksionskih zvezda, kao neutroni u neutronskim zvezdama.Moguće je i da su prvobitne crne rupe sačinjene od tamne materije.

    Ako je svemir naseljen kompaktnim tamnim objektima neki od njih mogu da se nađu u uzajamnom gravitacionom delovanju sa zvezdama obične materije. Normalna zvezda i tamni objekat mogu mirno gravitaciono da koegzistiraju.

     Eksplozija zvezde kao supernove može da promeni odnose između novonastale neutronske zvezde i tamnog objekta. Spajanje aksionske zvezde sa neutronskom zvezdom može da izazove gravitacione talase što LIGO i Virgo  mogu da detektuju ali ne i da identifikuju učesnike događaja. Ali teleskopi koji detektuju elektromagnetne signale koji prate tako nastale gravitacione talase bi to mogli da urade.

    Od objavljivanja Teorije opše relativnosti, koja je predvidela postojanje gravitacionih talasa i njihovog otkrića prošlo je 100 godina. Ostaje nam da očekujemo da će gravitacionoj astronomiji trebati manje vremena da dođe do otkrića onoga što se danas začinje kao teorija.

   Detaljnije: Symmetry

 
Ostavite komentar

Objavljeno od strane na 2. februara 2020. in Astrofizika

 
 
%d bloggers like this: