Гравитацион дулкын

Wikipedia — ирекле энциклопедия проектыннан ([http://tt.wikipedia.org.ttcysuttlart1999.aylandirow.tmf.org.ru/wiki/Гравитацион дулкын latin yazuında])
Навигациягә күчү Эзләүгә күчү
Ике нейтрон йолдыз фәза-вакытны үзгәртә (шадраландыра)
Полярлашкан гравитацион дулкын (квадруполь)

Гравитацион дулкын — күпчелек тартым теорияләрендә гравитацион тәэсир итешүдә катнашучы, алмаш тизләнешле хәрәкәт итүче җисемнәр тарафыннан булдырыла торган гравитация дулкыны. Бу дулкын гравитация чыганагыннан өзелеп китә, фәзада ирек итеп тарала һәм тышкы фәзада гравитацион кырны үзгәртә (фәза-вакыт шадраланып китә).

Гравитацион көчләрнең зәгыйфь булуы сәбәпле бу дулкыннар бик кечкенә һәм бик кыен теркәлеп була.

Гравитацион дулкыннар Гомуми чагыштырмалылык теориясендә һәм бүтән гравитация теорияләрендә фараз ителәләр.

2016 елның 11 февралендә гравитацион дулкыннарның LIGO гравитацион детекторында теркәлүе рәсми рәвештә белдерелә[1].

Гомуми чагыштырмалылык теориясендә гравитацион дулкыннар Эйнштейн дулкынча тигезләмәсе белән тасвирланалар һәм яктылык тизлеге белән хәрәкәт итүче фәза-вакытның метрика үзгәрүе була. Бу өстәмә тәэсирләнү ике ирек төшүче җисем арасында ераклыкны үзгәртергә тиеш. Шушы аралыкның чагыштырмача үзгәрүе - гравитацион дулкынның амплитудасы h була.

Компактлы куш системалар, үтә яңа йолдызлар шартлавы, нейтрон йолдызлар кушылуы, кара тишекләр тарафыннан йолдызлар алу нәтиҗәсендә гравитацион дулкынның амплитудасы бик кечкенә була (h=10−18—10−23).

Гомуми чагыштырмалылык теориясе буенча зәгыйфь (сызыкча) гравитацион дулкын энергия һәм импульс тарата, яктылык тизлеге белән хәрәкәт итә, аркылы квадруполь дулкын була, ике полярлашу юнәлешенә ия: бер-берсенә 45° почмагында урнашкан бәйсез компонентлары белән тасвирлана.

Гомуми чагыштырмалылык теориясендә гравитацион дулкын тик яктылык тизлеге белән тарала ала, бүтән гравитация теорияләрендә таралу тизлеге теләгән кыйммәтләргә тигез булырга мөмкин.

Мәсәлән, Кояш системасы өчен Кояш һәм Юпитер ассистемасы иң зур гравитацион нурланышны булдыра, аның егәрлеге 5 киловатка тигез, Кояш системасы бу энергияне нурландырып югалта, ләкин ул кинетик энергиясенә караганда бик кечкенә була.

Гравитацион дулкыннарның иң көчле чыганаклары:

Нурландыру[үзгәртү | вики-текстны үзгәртү]

Алмаш тизләнеш белән хәрәкәт итүче теләгән матдә гравитацион дулкынны нурландыра. Теркәлерлек амплитуда булсын өчен нурландыру чыганагының шактый зур массасы яки/һәм гаять зур тизләнеше булырга тиеш. Гравитацион дулкынның амплитудасы туры пропорциональ була (а-тизләнеш).

Әгәр бер объект тизләнеш белән хәрәкәт итсә, димәк аңа көч тәэсир итә, ә Ньютонның 3-нче кануны буенча:

m1a1 = −m2a2

Шуннан гравитацион дулкыннар тик парда таратыла һәм интерференция нәтиҗәсендә алар шактый сүнәләр.

Шуңа күрә Гомуми чагыштырмалылык теориясендә гравитацион нурланыш һәрвакыт квадруполь нурланыш үзлегенә ия.

Релятивистик булмаган (кечкенә тизлекле) тараткыч өчен нурланышның интенсивлыгы кечкенә параметрына туры пропорциональ.

Биредә r — тараткычның (чыганакның) зурлыгы,
T — тараткычның хәрәкәт периоды,
cяктылык тизлеге

Гравитацион дулкын - Эйнштейн тигезләмәсенең нәтиҗәсе[үзгәртү | вики-текстны үзгәртү]

Гомуми чагыштырмалылык теориясендә Эйнштейн тигезләмәсе фундаменталь канун булып тора. Фәза-вакытның кәкрелеге метрик тензор белән тасвирлана, Эйнштейн тигезләмәсе геометриягә бәйле Эйнштейн тензорын Энергия-импульсның тензоры белән бәйли:

Алдарак сайлыйк.

Яссы фәза-вакытның метрикасы сферик координатларда:

Билгеләмә кертелә:

Без һәрвакыт махсус калибрлау шартларына туры килүче координатларны сайлый алабыз (координатлар өчен шартлар):

Шуннан сызыкча Эйнштейн тигезләмәсе болай язылып була:

,

биредә - Д Аламбер операторы

Бу нәкъ дулкынча Эйнштейн тигезләмәсе һәм аның чишелеше - гравитацион дулкын була.

Эйнштейн тигезләмәсенең чишелеше[үзгәртү | вики-текстны үзгәртү]

Бу тигезләмә һәркайда эшли, хәттә кара тишек янында, ләкин аналитик чишелешен табырга бик кыен. Еш кына фәза чама белән яссы була дип фараз ителә, шушы очракта Эйнштейн тигезләмәче болай күренә:

.

Чыганаксыз чишелеше[үзгәртү | вики-текстны үзгәртү]

Әгәр гравитацион кыр чыганактан ерак аралыкта тикшерелсә, тигезләмәнең уң ягын исәпкә алынмый:

.

Бу тигезләмәнең чишелеше билгеле: нурланган өлеш туры пропорциональ, биредә ниндидер функция.

Эйнштейн дулкынча тигезләмәсенең чишелеше сферик координатларда:

Шунда гравитацион дулкынның ике полярлашуы күренә.

Чыганак белән чишелеше[үзгәртү | вики-текстны үзгәртү]

Гомуми очракта:

,

чишелеш Грин функциясе ярдәмендә табыла

Грин функциясе:

Исәпләүдән соң якынча чишелешен табабыз:

,

биредә .

Гравитацион дулкыннарны турыдан-туры ачу[үзгәртү | вики-текстны үзгәртү]

LIGO детекторында гравитацион дулкынны теркәү (Ливингстонда - сулда, Һанфордта - уңда) һәм теоретик фараз белән чагыштыру

1993 елда PSR B1913+16 пульсарын тикшергәндә, гравитацион дулкыннарның барлыгы туры булмаган дәлиле китерелгән: гравитацион дулкыннарны тарату исәбендә йолдызларның әйләнү периоды бер елда 76±0,3 мкс кыскартыла. Шушы ачылыш өчен галимнәр 1993 елда Нобель премиясенә лаек булалар.

2016 елның 11 февралендә LIGO проектының чыгышында LIGO һәм VIRGO төркемнәре тарафыннан тәҗрибәләрдә гравитацион дулкыннарны турыдан-туры ачу хакында белдерелде.

2015 елның 14 сентябрендә 9:51 UTC сәгатьтә ике кара тишек кушылуының сигналы LIGO детекторында теркәлгән, аның максималь амплитудасы 10-21 тәшкил иткән, сигнал/шау чагыштырмасы 24:1 булган.

Сигналның формасы Гомуми чагыштырмалылык теориясендә алдан тасвирланган формасы белән тиң булып чыккан, кара тишекләрнең массалары 36 һәм 29 Кояш массасына тигез, хасил булган кара тишек 62 Кояш массасына ия, әйләнү параметры а=0,67 тәшкил итә. Чыганакка кадәр аралык 1,3 миллиард яктылык елы, 0,1 секунда дәвамында таратылган энергия 3 Кояш массасына тигез [2][3][4].

Шулай ук карарга мөмкин[үзгәртү | вики-текстны үзгәртү]

Гравитацион Дулкын Астрономия Үзәге

Искәрмәләр[үзгәртү | вики-текстны үзгәртү]

  1. http://www.vedomosti.ru/technology/articles/2016/02/11/628624-otkritii-gravitatsionnih-voln Ученые объявили об открытии гравитационных волн
  2. Параметрны бирергә кирәк trans-title= {{cite web}} калыбында. GRAVITATIONAL WAVES DETECTED 100 YEARS AFTER EINSTEIN’S PREDICTION(ингл.). VIRGO. 2016 елның 11 февраль көнендә тикшерелгән.
  3. Параметрны бирергә кирәк trans-title= {{cite web}} калыбында. Emanuele Berti. Viewpoint: The First Sounds of Merging Black Holes. Physical Review Letters (11 февраль 2016).
  4. (2016) «Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger». Physical Review Letters 116 (6). DOI:10.1103/PhysRevLett.116.061102.

Әдәбият[үзгәртү | вики-текстны үзгәртү]