천문학

중력파의 속도는 얼마입니까?

중력파의 속도는 얼마입니까?


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나는 두 개의 거대한 블랙홀이 충돌하거나 병합하여 수십억 년 전에 중력파를 생성했다고 읽었습니다. 그래서 이제 우리는 그것을 감지하고 감지할 수 있습니다. 그렇다면 중력파의 속도는 얼마인가? 빛보다 빠른가요? 그리고 더 많은 것들이 감지될 수 있습니까?


중력파는 빛의 속도로 이동합니다.

중력파의 가능한 소스는 많이 있습니다. 그만큼 지금까지 확인된 검출(2016년 9월 14일)은 블랙홀 쌍성계를 병합하고 있지만 (검출 가능한) 중력파의 소스에는 병합 중성자별, 중성자별 또는 백색 왜성을 포함하는 단주기 쌍성, 감마선 폭발 또는 초신성이 포함될 수 있습니다.

간략한 소개는 ALIGO 사이트의 중력파 소스를 참조하십시오.


9.1 중력의 속도

뉴턴 중력에서 중력 효과는 무한한 속도로 전파되는 것으로 가정되므로 예를 들어 월조는 같은 순간에 달의 위치와 일치합니다. 이것은 명백히 상대성 이론에서 사실 일 수 있습니다. 동시성은 다른 관찰자들이 동의하는 것이기 때문입니다. &ldquo중력의 속도&rdquo는 유한해야 할 뿐만 아니라 섹션 2.2에서 c보다 크다는 것이 불가능해 보입니다. 우리는 경험적으로 잘 확립된 원칙에 따라 최대 인과율이 있어야 한다고 주장했습니다. 이 주장은 평면 시공간과 같은 특수 상대성 이론에만 적용할 수 있었지만, 적어도 평평한 배경의 낮은 진폭의 파동에 대해서는 일반 상대성 이론에도 적용될 것 같습니다. 1913년 초, 아인슈타인은 일반 상대성 이론을 완성하기도 전에 약장 한계에서 중력 효과가 c에서 전파되어야 함을 보여주는 계산을 수행했습니다. 우리는 섹션 9.2에서 (아인슈타인과 다른 기술을 사용하여) 이 효과에 대한 논거를 해결할 것입니다. 이것은 (a) 인과 관계와 일치 할 가능성이 높고 (b) G와 c가 필드 방정식에 나타나는 단위가있는 유일한 상수이기 때문에 매우 합리적으로 보입니다 (G = 1 인 단위 선택에 의해 모호함). 및 c = 1)이고 이 두 상수로부터 구성할 수 있는 유일한 속도 척도는 c 자체입니다. 1

높은 진폭의 파도가 필요합니다 아니 c에서 전파합니다. 예를 들어, 일반 상대성 이론은 구부러진 시공간의 배경에서 전파되는 중력파 펄스가 c 미만에서 전파하는 후미를 개발할 것이라고 예측합니다(Misner, Thorne, and Wheeler, p. 957). 이 효과는 배경 곡률의 스케일에 비해 진폭이 작거나 파장이 짧은 경우 약합니다.

다음 타임라인에서 볼 수 있듯이 Einstein의 예측은 놀라울 정도로 검증하기 어려웠습니다.

1913 아인슈타인은 c에서 이동하는 중력파를 예측합니다.
1982 Hulse-Taylor 펄서(섹션 6.2, 9.2)는 중력 복사에 대한 일반 상대성 이론의 예측에 의해 예측된 속도로 에너지를 잃는 것으로 보입니다.
2016-2017 중력파 직접 감지 및 전파 확인 c.

이 과정이 한 세기 넘게 걸린 이유는 무엇입니까? 순진한 주장은 훨씬 더 쉬웠어야 한다고 제안합니다. 일찍이 뉴턴과 라플라스의 연구자들은 유한한 속도로 전파되는 중력의 결과를 조사했습니다. 시공간에 대한 비상대론적 아이디어가 유지된다면 예측된 결과가 극적이고 관찰과 일치하지 않는다는 것을 쉽게 보여줄 수 있습니다. 예를 들어, 지구와 달은 지구 내부에 있지만 지구 중심에서 오프셋된 공통 질량 중심 주위를 공전합니다. 시공간에 대한 뉴턴의 생각은 유지하지만 중력장의 변화가 어떤 속도로 전파되는 시간 지연을 포함하도록 뉴턴의 중력 법칙을 수정한다고 가정합니다. 그러면 달에 작용하는 힘은 약간 더 이른 시간에 지구 위치를 가리킬 것이고, 따라서 이 힘은 달의 운동 방향과 평행한 성분을 갖게 될 것입니다. 그 힘은 달에 긍정적인 일을 하고 또한 긍정적인 토크를 발휘하여 달이 나선형으로 멀어지는 결과를 낳습니다. 이것은 우리가 u를 매우 큰 것으로 간주하지 않는 한 지구-달 시스템이 수십억 년 동안 상당히 안정적으로 유지되었다는 사실과 일치하지 않습니다. 태양계 궤도의 안정성에서 라플라스는 u (gtrsim) 10 15 m/s로 추정했는데, 이는 c보다 수십 배 더 큽니다. 이것은 중력이 멀리서 순간적으로 작용하는 뉴턴의 그림을 지지하는 것처럼 보였습니다. 뉴턴식 시공간의 시간 지연은 우주 탐사선과 전파 천문학을 사용한 20세기 측정으로도 쉽게 감지할 수 있었을 것입니다. 2

그러한 주장의 문제점은 우리가 뉴턴적 시공간을 상대론적 시공간으로 대체할 때 시간 지연 장이 소스의 지연된 위치를 가리킬 것으로 더 이상 예상되지 않는다는 것입니다. 예를 들어, 전하가 관성적으로 움직이고 그것이 움직이는 프레임에서 관찰되는 경우 로렌츠 불변성은 전기력선이 직선이어야 하고 해당 프레임에서 전하의 현재 위치에 수렴해야 합니다. 3 따라서 중력의 속도는 라플라스가 믿었던 것보다 훨씬 더 측정하기 어려운 것으로 판명되었습니다.


중력파의 속도는 얼마입니까? - 천문학

중력파란?

감마선 폭발의 가능한 원인 인 중성자 별 합병 시뮬레이션. 크레딧: AEI/ZIB

중력파는 은하 중심에서 별이 폭발하거나 두 개의 블랙홀이 충돌하는 것과 같은 가장 강력한 천체 물리학적 사건에 의해 생성된 시공간의 잔물결입니다. 중력파는 간섭하는 질량의 방해 없이 우주를 빛의 속도로 이동합니다. 중력파에 이르기까지 우주는 투명합니다. 이것이 중력파가 우주의 가장 어두운 면을 탐험할 수 있게 해주는 우주의 메신저인 이유입니다.

2015 년 9 월, 지상 기반 LIGO 천문대에 의한 중력파의 첫 번째 직접 감지는 우주에 대한 우리의 인식에 새로운 감각을 더했습니다. 중력파가 어떤면에서 다음과 유사하기 때문에 처음으로 우리는 우주를들을 수있었습니다. 음파. 따라서 중력파 천문학은 우주와 그 진화에 대한 우리의 이해를 보완합니다.

우주에서 큰 임무 인 LISA에 의해 측정 된 중력파는 우리가 예를 들어 할 수있게합니다. 거대한 블랙홀의 형성, 성장 및 합병 역사를 추적합니다. 또한 관찰을 통해 일반 상대성 이론에 맞서게 하고 중력파로 새로운 물리학과 우주론을 탐구할 것입니다.

중력 규칙

알버트 아인슈타인은 중력이 우주를 지배한다고 밝혔습니다. 그의 일반 상대성 이론에 따르면 중력은 시공간의 곡률을 결정합니다. 시공간의 변형은 질량의 위치와 가속도에 따라 달라집니다. 따라서 가속하는 질량은 중력파를 생성합니다. 즉, 연못의 파도처럼 바깥쪽으로 파문을 일으키는 시공간의 왜곡입니다.

순수한 중력 환경에서 모든 질량은 이 곡선 영역을 통해 가능한 가장 직선 경로를 따라 시공을 따릅니다. 곡선 시공간에 대한 "직선"을 "측지선"이라고 합니다. 중력파는 시공간 구조의 파동입니다. 그들은 대략 평행 측지선을 변경하여 함께 밀고 분리합니다. 두 개의 자유 낙하 시험 질량은 이것을 서로에 대한 상대 거리의 진동 변화로 경험할 것입니다. ESA의 기술 테스트 미션인 LISA Pathfinder(LPF)는 이러한 효과를 입증했습니다.

일반 상대성 이론에서의 중력파

상대성 이론으로 아인슈타인은 현대 물리학의 기초를 다졌습니다. 그의 이론의 기본 아이디어는 다음과 같습니다.

  • 빛의 속도는 일정합니다.
  • 공간, 시간 및 중력은 서로 밀접하게 연결되어 있습니다.
  • 공간과 시간은 유동적입니다. 그들은 순환 질량에 따라 변합니다. 정지 질량은 공간을 변경합니다.
  • 가속하는 질량은 중력파를 생성합니다. 즉, 연못의 파도처럼 바깥쪽으로 파문을 일으키는 시공간의 왜곡입니다.

일반 상대성 이론에서 중력은 더 이상 단순히 떨어지는 사과를 땅으로 당기는 힘이 아닙니다. 대신 중력은 기하학입니다. 물질의 존재는 공간과 시간의 기하학을 바꾸고, 기하학은 차례로 물질과 빛이 움직이는 방식을 결정합니다. 아인슈타인은 1916 년에 시공간이 구부러지고 물질과 빛이 시공간 (측지학)의 곡률을 따른다고 예측했습니다. 이것은 이미 1919년에 Arthur Eddington에 의해 실험적으로 관찰되었습니다.


첫째, 나는 그 첫 번째 문장의 후반부가 전혀 뒤따른다고 생각하지 않는다. 왜 중력의 속도가 가속 팽창과 관련이 있다고 생각합니까? 결국 팽창하는 우주의 뉴턴식 모델에서 우주상수와 똑같은 팽창을 얻을 수 있고, 뉴턴의 중력은 전파 속도가 무한합니다. 중력의 속도는 프리드만 방정식의 요인이 아닙니다.

둘째, 중력파가 우주 상수에 영향을 미칠 것이라고 생각하는 이유는 무엇입니까?

10억 광년 떨어져 있습니다. 이는 전체 팽창을 보기에 충분할 수 있지만 해당 팽창의 가속도를 측정하려면 더 큰 거리가 필요합니다.

팽창 가속은 전자기 복사로 측정되었습니다. 중력파를 통한 훨씬 덜 민감한 측정은 좋지만 우주에 대한 우리의 이해를 향상시키지는 못할 것입니다.

중력의 속도가 빛의 속도라면 우주는 암흑 에너지로 인해 가속되고 있음이 틀림없다는 생각이 들었습니다. 제 질문은 중력 복사의 주파수를 알 수 있습니까? 그렇다면 중력 복사의 압축이나 팽창이 있다는 것입니다. 파도는 우주 상수를 변경할 것입니다.

답변해주셔서 감사합니다.

사실 당신 말이 맞습니다. 블랙홀에 더 가까운 지점에서 중력파 강도를 계산하려고 하면 블랙홀에서 멀어질수록 강도가 감소하는 것으로 관찰됩니다.

이제 중력파 주파수를 측정하려고하면 블랙홀이 더 많기 때문에 잘못된 답을 얻을 수 있으므로 중첩 원리에 따라 파동이 중첩되어 임의의 값으로 결과 주파수를 제공합니다.


중력파의 속도는 빛의 속도에 매우 가깝습니다.

중력파의 증거는 2015 년 9 월 14 일에 루이지애나의 늪지대와 워싱턴 주 핸 포드에 설치된 2 마일 길이의 거대한 L 자형 레이저 장비 두 대가 우주의 작은 잔물결을 감지했을 때 나왔습니다. , 10억년 전 두 블랙홀의 거대한 충돌로 지구에 도달한 "짹짹" 소리.

2017 년 노벨 물리학상은 MIT의 Rainer Weiss (85 세), Kip Thorne (77 세) 및 Barry Barish (81 세)에게 수여되었습니다.

Weiss는 "나는 이것을 약 1,000명의 사람들의 작업, 정말 헌신적인 노력을 인정하는 것으로 더 봅니다."라고 말했습니다.

40년이 넘는 기간 동안 미국 대중은 레이저 간섭계 중력파 관측소(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory)를 의미하는 LIGO 프로젝트에 약 10억 달러를 투자했습니다. 아인슈타인이 옳았다는 믿음을 바탕으로 전 세계에 5개의 LIGO 천문대를 세웠다.

몬태나 주립 대학의 천체 물리학자인 Neil Cornish는 "괴물 블랙홀 사냥"을 위해 펄서 타이밍 어레이 및 우주 기반 탐지기와 같은 중력파를 감지하는 다른 방법에 대해 과학자 팀과 협력하고 있습니다.

“이것은 중력파 천문학의 시작에 불과합니다.”라고 Cornish는 말했습니다. “갈릴레오가 처음으로 망원경을 하늘로 돌렸을 때와 같습니다.

빛의 속도를 중심으로 중력의 속도를 제한하는 것은 기본 물리학과 우주론에 많은 중요한 의미를 갖습니다. 가장 큰 의미 중 하나는 엄격한 경계가 일반 상대성 이론에 대한 보다 정확한 테스트를 제공하고 일반 상대성 이론에 대한 제안된 대안을 배제한다는 것입니다.

"우주의 가속 팽창을 설명하기 위해 사용된 일부를 포함하여 많은 대안적인 중력 이론은 중력의 속도가 빛의 속도와 다르다고 예측합니다."라고 Cornish는 말했습니다. "그 이론들 중 몇몇은 이제 배제되어 아인슈타인의 이론이 현명하게 수정될 수 있는 방법을 제한하고 암흑 에너지가 가속화된 팽창에 대한 설명이 될 가능성이 더 높아졌습니다."

광범위하게 분리된 검출기에 도달하는 중력파 신호 사이의 시간 지연은 중력파 전파 속도의 상한 및 하한을 지정하는 데 사용할 수 있습니다. LIGO Scientific 및 Virgo Collaborations에서보고 한 처음 3 개의 중력파 감지를 결합하는 베이지안 접근 방식을 사용하여 중력파 전파 속도 c gw를 진공 상태에서 빛의 속도의 55 %에서 142 %까지 신뢰할 수있는 90 % 간격으로 제한합니다. 이러한 경계는 더 많은 탐지가 이루어지고 더 많은 탐지기가 전 세계 네트워크에 합류함에 따라 개선될 것입니다. 두 개의 LIGO 감지기에 의한 약 20 개의 감지 중 중력 속도가 빛의 속도의 20 % 이내로 제한되는 반면, LIGO-Virgo-Kagra 네트워크에 의한 5 개의 감지 만 중력 속도를 속도의 1 % 이내로 제한합니다. 빛의.

불과 이틀 후(그리고 위에서 언급한 물리학자들이 논문을 작성한 후), 다른 논문이 The Astrophysical Journal Letters에 LIGO와 Virgo 공동 작업에 의해 발표되었으며, 저자는 전 세계 거의 200개 기관과 제휴했습니다. 8월에 탐지된 쌍성 중성자별 병합에서 방출된 중력파의 데이터를 사용하여 중력의 속도와 빛의 속도의 차이를 매우 엄격하게 제한할 수 있었습니다.

정밀도가 크게 비약한 이유는 중성자별 사건이 중력파뿐만 아니라 감마선 형태의 전자기파도 방출했기 때문이다. 중력파와 같은 광원으로부터의 빛이 동시에 방출됨에 따라 과학자들은 중력파 신호만으로 설정할 수있는 것보다 훨씬 더 엄격한 중력 속도에 한계를 설정할 수있었습니다.

과학자들은 1억 광년 이상의 거리를 이동한 신호 사이의 도착 지연을 단 몇 초만에 측정했습니다. 이 거리에서 이러한 작은 지연은 사실상 아무 것도 아닌 것으로 간주됩니다.

2017년 8월 17일 중력파 이벤트 GW170817은 Advanced LIGO 및 Virgo 감지기에 의해 관찰되었으며, 감마선 버스트(GRB) GRB 170817A는 Fermi Gamma-ray Burst Monitor 및 Anti-Coincidence Shield에 의해 독립적으로 관찰되었습니다. 국제 감마선 천체 물리학 연구소의 분광계를 위해. GRB 170817A와 GW170817이 거의 동시에 시공간적으로 관측될 확률은 5.0 X 10^ -8이다. 따라서 우리는 쌍성 중성자별 병합을 짧은 GRB의 시조로 확인합니다. GW170817과 GRB 170817A의 연관성은 기초 물리학과 짧은 GRB의 기원에 대한 새로운 통찰력을 제공합니다. GRB 170817A와 GW170817 사이에서 관찰된 시간 지연(+  1.74 0.05초)을 사용하여 다음을 수행합니다.

(i) 중력의 속도와 빛의 속도의 차이를 3X 10^-15와 7 X 10 ^ -16배 사이로 제한하고,

(ii) 로렌츠 불변성의 위반에 대한 새로운 경계를 설정하고,
(iii) 중력과 전자기 복사 사이의 Shapiro 지연을 제한하여 등가 원리에 대한 새로운 테스트를 제시합니다. 우리는 또한 감마선을 방출하는 영역의 크기와 벌크 Lorentz 인자를 제한하기 위해 시간 지연을 사용합니다. GRB 170817A는 알려진 거리에서 가장 가까운 짧은 GRB이지만 측정된 적색편이가 있는 다른 버스트보다 에너지가 2~6배 정도 적습니다. 새로운 세대의 감마선 감지기와 기존 감지기의 하위 임계값 검색은 더 먼 거리에서 유사한 짧은 버스트를 감지하는 데 필수적입니다. 마지막으로, 페르미 감마선 버스트 모니터와 고급 LIGO 및 처녀자리 감지기의 공동 감지율은 2018–2019년 관찰 실행 동안 연간 0.1–1.4이고 설계 감도에서 연간 0.3–1.7입니다.

Brian Wang은 미래파 사상가이자 월 100만 명의 독자를 보유한 인기 있는 과학 블로거입니다. 그의 블로그 Nextbigfuture.com은 #1 과학 뉴스 블로그로 선정되었습니다. 우주, 로봇 공학, 인공 지능, 의학, 노화 방지 생명 공학 및 나노 기술을 포함한 많은 파괴적인 기술과 트렌드를 다룹니다.

최첨단 기술을 식별하는 것으로 알려진 그는 현재 스타트업의 공동 창립자이자 잠재력이 높은 초기 단계 기업을 위한 기금 마련자입니다. 그는 심층 기술 투자를 위한 할당 연구 책임자이자 Space Angels의 Angel Investor입니다.

기업에서 자주 연사를 하는 그는 TEDx 연사, Singularity University 연사 및 라디오 및 팟캐스트의 수많은 인터뷰 게스트였습니다. 그는 공개 연설과 약혼 자문에 개방적입니다.


Rainer Weiss 교수(MIT) 중력파 천문학에 대한 공개 강연

레이저 간섭계 중력파 관측소(LIGO)는 중력파를 감지하도록 설계된 대규모 물리적 실험입니다. 이 파동은 1916년 Albert Einstein에 의해 처음 예측된 시공간의 "파동"입니다. LIGO는 워싱턴의 Hanford Site와 루이지애나의 Livingston에 위치한 두 개의 관측소로 구성되어 있으며 Caltech와 MIT에서 운영하고 있습니다. 국립 과학 재단.

2016 년에 파트너 Virgo 협업과 함께 LIGO 협업은 2015 년 9 월 14 일에 발생한 중력파 사건의 첫 감지를보고했습니다.이 사건은 각각 약 30 배의 블랙홀이 합쳐지는 놀라운 과정에 해당합니다. 병합의 "링다운" 단계에서 빛의 속도의 50%까지 가속된 태양의 질량. 이러한 놀라운 사건은 지구에서 14억 광년 떨어진 곳에서 발생했습니다. 이번 발표로 중력파 천문학의 새로운 시대가 열렸습니다.

플로리다 주립대학교 물리학과는 Rainer Weiss 교수의 공개 강연을 환영합니다. 중력파 천문학의 시작: 현재와 미래에 대한 몇 가지. 이 강연에서는 중력파가 무엇이며 어떻게 감지되는지 소개합니다. 2015년 쌍성 블랙홀 충돌로 인한 파동 관측이 필드를 열었고 2017년에는 쌍성 중성자 별 충돌로 인한 파동 관측이 이루어졌으며 다른 장비를 사용하는 많은 천문학자들도 이를 관찰했습니다. 지금까지 30개 이상의 컴팩트 바이너리 시스템이 목록화되었습니다. 탐지기는 더 먼 소스에 대한 검색뿐만 아니라 다양한 유형의 중력파 소스에 대한 향상된 검색을 허용하도록 개선되고 있습니다. 중력파 천문학을 우주론으로 가져오기 위한 도구의 개발이 논의될 것입니다.

에 강의가 진행됩니다 2020 년 10 월 19 일 월요일 오후 7시 30 분, Zoom 웨비나로 제공됩니다(아래 연결 정보 참조). 이 멋진 행사에 여러분 모두를 초대합니다.

Rainer Weiss 교수는 중력 물리학 및 천체 물리학에 대한 선구적인 공헌으로 유명한 최고의 물리학자입니다. 특히 그는 중력파를 감지하는 데 필요한 감도를 가진 간섭계를 만드는 데 중요한 공헌을 했습니다. Weiss 교수는 Kip Thorne, Barry Barish와 함께 2017년 노벨 물리학상을 수상했습니다.LIGO 검출기 및 중력파 관찰에 결정적인 기여"


아인슈타인의 일반 상대성 이론에서는 공간, 시간, 중력이 하나의 일관된 이론으로 짜여져 있는데 전자기학에서 빛과 유사한 중력파가 발생해야 한다고 예측합니다. 중력파와 중력 복사라는 용어는 전자기 복사와 전자기파와 같은 방식으로 상호 교환할 수 있습니다.

그러나 중력파를 방출하는 것은 무엇입니까? 중력파를 방출하려면 물체가 다른 소스에 대해 가속해야 하고 회전하는 경우 질량 분포가 시간에 따라 변해야 합니다. 따라서 회전하는 완벽한 구체와 같은 물체는 중력파를 방출하지 않지만 쌍성기와 같은 물체는 중력파를 방출합니다. 물리학자들은 이것을 '시변 사중극자 모멘트'로 설명하는데, 이것은 우주의 범위를 조금 벗어납니다.

중력 복사 전력

일상적인 물체에 대한 중력파에서 방출되는 전력은 절대적으로 무시할 수 있습니다. 목성이 태양을 공전할 때 중력파에서 방출하는 총 전력조차도 몇 킬로와트에 불과합니다! 사실, 중력파 방출이 목격된 증거가 있는 쌍성계는 소수에 불과합니다. 가장 유명한 예는 이진 펄서 PSR B1913 + 16으로, 펄서 타이밍 기술을 통해 중력파 방출로 인해 궤도가 궤도주기 당 3mm 씩 축소되는 것으로 나타났습니다. 이 공로로 Hulse와 Taylor는 1993년 노벨 물리학상을 받았습니다.

전원 dE/dt 질량의 이진 시스템에 의해 방출 미디엄1미디엄2 원거리에서 원형 궤도에서 아르 자형 중력파에서 서로는 다음과 같습니다.

어디 빛의 속도이고 는 뉴턴의 중력 상수입니다.

두 질량체의 중력파 방출로 인한 궤도 주기 미분 미디엄1미디엄2 궤도 주기로 편심의 궤도에서 이자형 이다:

직접 감지
중력파는 편광되고 직접 감지는 다음 중 하나로 유지됩니다. 성배 물리학의. LIGO 중력파 관측소와 같은 기기는 레이저 간섭계를 사용하여 수십 밀리 초 동안 영감을주는 중성자 별 쌍의 치명적인 마지막 신호를 감지하려고합니다. 천문학자들은 또한 초거대 블랙홀 쌍성으로 인한 시공간의 파급력을 찾기 위해 밀리초 펄서를 사용하고 있습니다.

Swinburne University에서 온라인 천문학 공부
표시된 경우를 제외하고 모든 자료는 © Swinburner University of Technology입니다.


중력파의 속도는 얼마입니까? - 천문학

중력의 속도가 측정되었습니까?

2002년 Sergei Kopeikin은 목성에 의한 퀘이사 빛의 굴절을 측정하여 중력 상호작용의 속도를 측정할 수 있다고 제안했습니다. 그는 목성이 태양계에 대해 상대적으로 움직이고 있고 중력이 유한한 속도로 전파되기 때문에 광선이 경험하는 중력장은 중력의 속도에 영향을 받아야 한다고 주장했습니다. 중력이 얼마나 빨리 전파되는지에 따라 조금 더 일찍 소싱합니다. 그의 계산에 따르면, 목성의 속도와 중력의 속도에 따라 달라지는 편향에 대한 일반적인 일반 상대론적 공식에 약간의 수정이 있어야 합니다(기술적으로는 전파 망원경에 도달). 2002년 9월 8일 목성은 거의 퀘이사 앞을 지나갔고 국립전파천문대의 에드 포말론트(Ed Fomalont)와 협력하여 피코초 타이밍 정확도로 샤피로 지연을 정밀하게 측정했습니다. Kopeikin과 Fomalont는 그 결과가 약 20%의 정밀도로 이 작은 효과에 대한 GR의 예측과 일치한다고 주장했습니다. 비록 정확도는 낮지 만 GR에 대한 흥미로운 새로운 확인이 될 것입니다.

질문은 ~이야:
이것은 중력의 전파 속도에 대해 우리에게 무엇을 말해줍니까?

상대주의자들 사이의 합의는 NO!

이것이 중력의 속도를 테스트한다고 주장하는 Kopeikin의 논문

  • 매우 긴 기준선 간섭계에 의한 중력 전파의 상대론적 효과 테스트, S. Kopeikin, Astrophys. J. 556(2001) L1-L5(gr-qc/0105060)
  • VLBI에 의한 중력 전파 속도의 실험적 측정을 위한 일반 상대론적 모델, S. Kopeikin 및 E. Fomalont, 제6회 유럽 VLBI 네트워크 심포지엄, Ros, E., Porcas, R.W., Zensus, J.A. (eds.), 2002년 6월 25일 - 28일, 독일 본, p. 49 (gr-qc/0206022)
  • 2002년 9월 8일 VLBI 실험의 포스트 뉴턴적 처리, S. Kopeikin, Phys. 레트 사람. A312 (2003) 147 (gr-qc/0212121)
  • 목성의 빛 편향 측정 : 실험 결과, E. B. Fomalont, S. M. Kopeikin, Astrophys. J. 598 (2003) 704 (astro-ph / 0302294)
  • 목성의 빛 편향 측정: 이론적 해석, S. Kopeikin, (astro-ph/0302462)
  • 일반 상대성 이론의 중력 속도와 목성 편향 실험의 이론적 해석, S. Kopeikin, Class. 양자 중력. 21 (2004) 3251 (gr-qc/0310059)
  • 중력의 속도와 Shapiro 시간 지연에 대한 상대론적 v/c 수정, S. Kopeikin 및 E. B. Fomalont, Phys. 레트 사람. A 355(2006), 163(온라인 버전)(gr-qc/0310065)
  • 목성 편향 실험의 수차와 중력 속도, S. Kopeikin 및 E. B. Fomalont, Foundations of Phys. DOI: 10.1007/s10701-006-9059-7 (2006) (온라인 버전) (astro-ph/0311063)
  • S. Samuel의 "중력의 속도와 목성/퀘이사 측정"에 대한 논평, S. Kopeikin, Int. J. 모드. 물리. D 15(2006), 273(온라인 버전)(gr-qc/0501001)
  • 중력자와 중력의 속도, S. Kopeikin, Int. J. 모드. 물리. D 15(2006), 305(gr-qc/0507001)
  • '샤피로 시간지연의 모델 의존성과 '중력의 속도/빛의 속도' 논란'에 대한 논평, S. Kopeikin, Class. 양자 중력. 22 (2005) 5181 (gr-qc/0510048)
  • 중력 광선 편향 실험에서 중력 자성과 중력 수차, S. Kopeikin 및 E. B. Fomalont(gr-qc/0510077)
  • 바이메트릭 중력 이론에서 빛의 속도와 중력 사이의 관계에 주목하십시오. S. Kopeikin (gr-qc/0512168
  • 일반 상대성 이론의 전파 간섭계 테스트, E. B. Fomalont 및 S. Kopeikin, Proc. IAU 심포지엄 No. 248, eds Jin et al. (2007), p 383.

측정이 중력 속도에 민감하지 않다고 주장하는 저자의 논문

  • Shapiro 시간 지연에 대한 라이트 콘 효과, H. Asada, Astrophys. J. 574(2002) L69(astro-ph/0206266)
  • 중력의 전파 속도와 상대론적 시간 지연, C. M. Will, Astrophys. J. 590 (2003) 683 (astro-ph/0301145)
  • 중력의 속도와 Shapiro 시간 지연에 대한 v / c 보정, S. Samuel, Phys. 레트 목사 90 (2003) 231101 (astro-ph/0304006)
  • 중력의 속도는 시간 지연으로 측정되지 않았습니다., J. Faber (astro-ph / 0303346)
  • & quotVLBI에 의한 중력 속도 측정 & quot에 대한 의견, H. Asada, Proc. 2003년 6월 15-20일자, 15번째 Rencontres de Blois, "물리적 우주론(Physical Cosmology)"의 저널(astro-ph/0308343)
  • Shapiro 시간 지연의 모델 의존성 및 "중력의 속도 / 빛의 속도"논쟁, S. Carlip, Class.Quantum Gravit. 21 (2004) 3803(gr-qc/0403060)
  • 중력과 중력의 속도, J.-F. Pascual-Sánchez, Int.J.Mod.Phys. D 13 (2004) 2345 (gr-qc / 0405123)
  • 중력의 속도와 목성/퀘이사 측정, S. Samuuel, Int. J. 모드. 물리. D 13 (2004) 1753 (astro-ph/0412401)

효과에 대해 논평하는 다른 논문들

  • 움직이는 중력 렌즈에 의한 수차, S. Frittelli, MNRAS 344, L85 (2003) (astro-ph/0311189)
  • 목성에 의한 마이크로 아크초(micro-arcsecond) 빛 굽힘, M. T. Crosta 및 F. Mignard, Class. Quantum.Gravit. 23 (2006) 4853 (astro-ph/0512359)
  • 행성 다중 극에 의한 빛의 중력 굽힘 및 마이크로 아크 초 천문 간섭계를 사용한 측정, S. Kopeikin 및 V. Makarov, Phys. Rev. D 75(2007), 062002(astro-ph/0611358)

그 생각은 당연해 보인다. 뭐가 문제야?

  • 유한 전파 속도(전기역학, 중력파)의 영향에 대한 모든 계산에서 천천히 움직이는 소스의 경우 첫 번째 중요하지 않은 효과는 1차(v/c)가 아니라 2차(v/c)^2로 나타납니다. Kopeikin이 주장한 것입니다.
  • v/c에서 1차로만 작업하는 경우 중요한 것은 목성의 균일한 운동입니다(태양에 대한 가속은 고차의 측정할 수 없을 정도로 작은 효과에 기여합니다). 그러나 만약 그렇다면 상대성 원리는 목성의 나머지 프레임에서 사물을 볼 수 있다고 말합니다. 그러나 이 프레임에서 목성의 중력장은 정적이며 중력의 전파 속도는 관련이 없습니다.
  • 효과에 대한 자세한 계산은 Clifford Will(여기)이 중력의 속도가 빛의 속도와 다를 수 있는 중력 모델에서 수행되었으며 (v/c)의 첫 번째 순서에서 다음을 명시적으로 보여주었습니다. 효과는 속도에 달려 있습니다. , 직관에 따라 중력의 속도가 아닙니다.
  • Stuart Samuel(여기)은 또한 공식을 올바르게 해석한다면 실험이 일반 상대론적(v/c) 수정에도 민감하지 않다고 주장했습니다.

중력의 전파 속도를 실제로 어떻게 측정할 수 있습니까?

  • Shapiro 차수 지연에 대한 영향을 측정할 수 있다면 (v/c)^2 중력 속도를 테스트할 수 있습니다. 그러나 이러한 효과는 천 피코초 수준이며 절망적으로 작습니다.
  • 중력의 속도를 측정하는 진정한 방법은 중력파를 감지하고 연구하는 것입니다. 중력파 신호의 도달을 천체 물리학 소스로부터의 전자기 신호의 도달과 비교함으로써 10^(17)의 부품에 대한 중력의 속도를 빛의 속도와 비교할 수 있습니다.

이 페이지에 표현 된 의견은 클리포드 윌의 의견이며 워싱턴 대학교, 물리학 부서 또는 기타 단체 나 조직의 공식 정책을 대표하는 것으로 해석되어서는 안됩니다.


중력파 천문학의 시대를 예고하는 두 번째 탐지

올해 초 전 세계에서 1,000명 이상의 과학자들로 구성된 팀이 중력파의 최초 발견과 충돌하는 블랙홀의 최초 관측을 발표했습니다.

같은 팀은 2015 년 12 월 26 일 박싱 데이에 발견 된 또 다른 격변적인 블랙홀 죽음의 나선에서 두 번째 중력파 관측을 발표했습니다. 그러나이 두 번째 발견의 중요성은 무엇이며 천문학에 미치는 영향은 무엇입니까?

알버트 아인슈타인(Albert Einstein)이 예측한 중력파는 매우 무거운 물체가 매우 빠른 속도로 가속하면서 발생하는 시공간의 미세한 잔물결입니다. LIGO Scientific Collaboration이 중력파를 처음 감지한 것은 각각 우리 태양보다 약 30배 더 무겁고 충돌 직전 광속의 약 60%로 이동하는 두 개의 블랙홀에서 나왔습니다.

이 새로운 시스템은 첫 번째 시스템과 유사합니다. 박싱 데이에 합병을 발표한 블랙홀은 각각 태양보다 약 10배나 더 무겁습니다. 재앙적인 충돌은 지구에서 10억 광년 이상 떨어진 곳에서 발생했으며 중력파로 태양 에너지 1덩어리를 방출했습니다.

즉, 합병 과정에서 방출되는 중력파 에너지의 양은 태양을 없애고 순수한 에너지로 변환하는 것과 같습니다. Darth Vader&rsquos Death Star&rsquot는 비교조차 되지 않습니다!

놀랍게도, 이 엄청난 양의 에너지는 LIGO 감지기가 원자핵 크기의 1000분의 1 미만으로 흔들리도록 했습니다.

블랙홀이 풍부하다.

두 번째 블랙홀 병합의 관찰은 대부분의 과학자들이 이전에 예상했던 것보다 우주에 더 많은 블랙홀이 있음을 의미합니다.

블랙홀 합병 비율의 불확실성은 단일 이벤트가 있을 때 매우 크므로 이제 우리는 첫 번째 탐지에서 &rsquot&ldquo운이 좋은&rdquo을 얻지 못했다는 것을 압니다.

그들 중 많은 수가있을 것입니다. 이것은 중력파 천문학자에게 환상적인 소식입니다.

First and foremost, it tells us that the future of gravitational-wave astronomy will be rich with scientific discoveries. Calculations suggest that we are likely to detect tens to hundreds of black hole mergers in the next two to three years, and thousands of mergers in the years to follow.

Ongoing technological advancements will continue to enhance the instrument&rsquos sensitivity. Planned technology upgrades will enable us to see these mergers to greater distances, increasing the detection rate by a factor of about 30.

But technology development will not stop there. Teams around the globe, including in Australia, are already working on next-generation technology to be implemented in future LIGO upgrades, resulting in even more detections.

More black holes than you can poke a stick at

Are we just being greedy? Now that we&rsquove observed two black hole mergers, what more could we want?

Well, it turns out that these first observations have raised as many questions as they&rsquove answered. Some questions we can only begin to attack by studying large populations of black hole mergers.

For example, we don&rsquot know how these systems form. It could be that both black holes are born separately in giant supernova explosions, and then find one another as they embark upon their cosmic wander in dense clusters of stars.

Alternatively they could be born together in binary star systems. This currently open question could be answered once we have seen enough mergers.

Another exciting possibility is to use black holes to study the evolution of the universe as whole. When Australia&rsquos Brian Schmidt and colleagues won the Nobel Prize for showing that the expansion of the universe is accelerating, they did so using observations of supernovae in the distant universe.

Observations of populations of merging black holes with future instruments will be able to measure the expansion of the universe with unprecedented accuracy.

And if these potential discoveries aren&rsquot exciting enough, it turns out that spacetime has memory.

After a gravitational wave passes, spacetime is permanently deformed. That is, the distance between any two objects does not return to its original length &ndash your body is permanently squeezed and stretched after the passage of a gravitational wave.

New calculations show that it will be possible to measure memory using future LIGO observations.

Before the first gravitational-wave discovery, we had never tested Einstein&rsquos relativity using such strong gravitational fields. Observing more black holes will allow us to test Einstein&rsquos theory and maybe detect a crack in his hitherto impenetrable armour.

This list of future developments is just scratching the surface of discovery space that is now open to us. Gravitational waves will reveal many more secrets of the universe in the coming years.

So the future of gravitational wave astronomy is bright and Australian scientists are fortunate to be part of this brand new and exciting field of discovery.

Continuing to invest in technology, infrastructure and data analysis development will further allow us to unveil other secrets of the universe be it through observations of neutron star collisions, mountains on neutron stars, or even of the first moments of the universe itself.

Dr Paul Lasky is from the School of Physics and Astronomy, in the Faculty of Science.



코멘트:

  1. Wulffrith

    좋아

  2. Ionnes

    매우 좋은 정보에 동의합니다

  3. Jai

    내 말은 당신이 틀렸다는 것입니다. 입력해 보겠습니다. PM으로 저에게 편지를 보내주시면 처리해 드리겠습니다.

  4. Talabar

    브라보, 공상 과학))))



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