Veikkauksia piparmintun tiimoilta
Ihmiskunta on tehnyt neljännen havainnon siitä, miten musta aukko -pari kiertää toisiaan ja sulautuu yhteen. Onnellinen tapahtuma oli elokuun 14. päivä, ja siitä kerrottiin julkisuuteen eilen; lehdistötiedote täällä. (Aiemmista havainnoista täällä, täällä ja täällä.) Mustien aukkojen törmäyksen synnyttämiä gravitaatioaaltoja kuvaavaan simulaatioon on tällä kertaa valittu värit, jotka saavat kierteisen aika-avaruuden näyttämään kosmiselta piparminttukaramellilta (tai ehkä hammastahnalta).
Mukana oli nyt kahden Yhdysvalloissa sijaitsevan LIGO-havaintolaitteen lisäksi Italiaan Pisan lähelle rakennettu Virgo. Virgo valmistui jo vuonna 2003, samoihin aikoihin kuin LIGO. Kumpikaan ei kuitenkaan aluksi ollut tarpeeksi herkkä kuulemaan gravitaatioaaltojen heikkoa viestiä, ja Virgo oli päivityksessä vuodesta 2011 viime heinäkuun loppuun asti. LIGO ehti havaita ensimmäiset aallot viime vuonna, ja Virgo ehti mukaan vasta viime elokuun alussa. Vain kaksi viikkoa Virgon mukaan tulon jälkeen kolme laitetta yhdessä havaitsivat aallon. Virgolla oli tuuria, koska havaintokausi lopetettiin jo 25. elokuuta laitteiden parantamista varten.
Havaitut aallot ovat jokseenkin samanlaisia kuin aiemmatkin. Ne ovat syntyneet noin 30 ja 25 Auringon massaisen mustan aukon kiertäessä toisiaan ja sulautuessa 2 miljardin valovuoden päässä. Virgon mukaantulo mahdollistaa signaalin tarkemman tutkimisen. Erityisesti tämä vaikuttaa kahteen asiaan: gravitaatioaaltojen polarisaatioon ja lähteen sijaintiin.
Gravitaatioaallot, kuten valoaallot ja vesiaallot, värähtelevät kohtisuoraan menosuuntaansa. Laineet värähtelevät vain yhteen suuntaan, ylös ja alas. Valo ja gravitaatioaallot sen sijaan voivat värähdellä tasossa eri tavoin, ja eri vaihtoehtoja kutsutaan polarisaatioiksi. Yleisen suhteellisuusteorian mukaan gravitaatioaalloilla on kaksi mahdollista polarisaatiota, aivan kuten fotoneilla. Useissa vaihtoehtoisissa gravitaatioteorioissa niitä voi olla enemmän tai vähemmän, yhdestä kuuteen.
LIGOn ja Virgon detektoreissa on kaksi maanpintaa pitkin menevää tunnelia. Gravitaatioaaltojen havaitseminen perustuu siihen, että kiitäessään detektorin läpi ne muuttavat tunnelien pituutta hieman, noin miljardisosan miljardisosan tuhannesosan verran. Värähtelysuunnan määrittämiseksi pitää mitata, miten pituudet muuttuvat eri suuntaan olevissa tasoissa. LIGOn laitteet ovat Yhdysvalloissa vain 3 000 kilometrin päässä toisistaan ja siksi suunnilleen samassa tasossa, mutta Virgo osoittaa eri suuntaan. Niinpä polarisaatio on saatu nyt määritettyä, ensimmäistä kertaa. Mitään poikkeamia yleisen suhteellisuusteorian ennusteista ei, kuten tavallista, ole löydetty.
On oikeastaan ällistyttävää, että mustien aukkojen törmäykset alkavat olla arkea. Elokuun havainnosta liikkui huhuja, joiden mukaan kyseessä olisi jotain kiinnostavampaa, nimittäin kahden neutronitähden törmäys. Monien arvostama tiedelehti Nature julkaisi artikkelin (löytyy myös täältä) aiheesta, jonka otsikossa puhuttiin huhuista ja ingressi selvensi, että kyse oli tarkemmin sanottuna juoruista. Vähemmän arvostettu ScienceAlert jopa uutisoi huhun olevan muka vahvistettu. En ole varma, onko tiedelehtien asia ryhtyä levittämään juoruja (joita tutkimusryhmät viisaasti eivät kommentoineet), vaikka niiden seuraamisessa onkin hevosurheilunomainen viehätys.
LIGO ja Virgo palaavat toimintaan ensi syksynä, ja silloin mustien aukkojen törmäyksiä odotetaan havaittavan viikoittain. Neutronitähtiä odotellaan myös, ja Virgon avulla niiden ominaisuuksien tutkiminen on nyt helpompaa. Kolme laitteen avulla aaltojen suunnan määrittäminen on huomattavasti tarkempaa kuin kahden, joten on helpompi tarkistaa, näkyykö samassa suunnassa samaan aikaan valonvälähdystä. Mustista aukoista tällaista ei odoteta (vaikka ensimmäisen havainnon yhteydessä moista esitettiinkin), mutta neutronitähdistä kyllä. Elokuussa etsittiinkin tällaista välähdystä, mikä antoi neutronitähtihuhuille nostetta. Ensi vuonna pääsee taas veikkaamaan.
Käsitin, että kandidaatteja on useita ja että 16.08.2017 havaitusta on analysointi edelleen kesken. Voisi olla neutronitähtien yhdistyminen, mutta ristiriitojakin olisi, esim. massat liian suuria… Huhuja tai juoruja – selvinnevät ajallaan.
Tutkimusryhmät sanovat vertaisarvioinnin läpäisseessä tieteellisessä artikkelissaan yksiselitteisesti, että kyseessä on mustien aukkojen törmäys.
En tarkoittanut julkaistua havaintoa, vaan julkaisemattomia kandidaatteja, joista näitä huhuja/veikkauksia edelleen liikkuu.
Spekulointi huhuilla on kyllä aivan turhaa, vaikka jännän äärelle viekin, kuten kirjoititkin.
Ahaa, aivan.
Olisiko teoriassa mahdollista havaita painovoimalinssin taivuttamia painovoima-aaltoja? Olettaen gr ja ideaaliset detektorit.
Kyllä, samalla tavalla kuin gravitaatiolinssien taivuttamaa valoa. Signaali olisi se, että samaan aikaan (tai jollain viiveellä) tulee useita samanlaisia aaltoja hieman eri suunnista. Todennäköisyys sille, että juuri gravitaatioaaltojen lähteen ja meidän välissä on tarpeeksi iso linssi, että sillä olisi merkittävää vaikutusta, on kuitenkin hyvin pieni. Lisäksi nähtävissä olevan lähitulevaisuuden havaintolaitteiden tarkkuus (siinä suhteessa, miten hyvin niillä saa aallon alkuperäsuunnan määriteltyä) on kertaluokkia pienempi kuin gravitaatiolinssien aiheuttamat suunnan muutokset.
Koska LIGO ja VIRGO nyt lähtevät ilmeisesti vuoden parantelulomalle, niin missä vaiheessa muut ilmaisimet ovat, esim saksalaisten GEO600 ja Kiinalaisten ilmaisimet?
En ole näistä kovin perillä, mutta käsitykseni on seuraava.
Saksan GEO600 on ollut toimintakykyinen pitkään ja onkin ottanut dataa.
Japanin Kagraa rakennetaan par’aikaa, ja se aloittanee 2020 tienoilla. Intian Indigo on suunnitteluasteella, en tiedä koska rakentaminen olisi alkamassa jos se saa lopullisen hyväksynnän ja koska se aloittaisi toiminnan.
Kiinalaiset detektorit ovat käsittääkseni Intiankin detektoreita jäljessä suunnitteluasteella.
Teoreettikkona et ole ainakaan täsmälleen oikea osoite kysymykselleni, mutta kysynpä kuitenkin:
Toimivatko kaikki jo valmiit ja rakenteilla olevat painvoimadetektorit samalla perusteknologialla ? Jos on eroja niin tiedätkö minkälaisia ?
ps-kysymys: Suostutko veikkaamaan kohta tulevaa seuraavaa fysiikan Nobelia ?
Tarkoitin yllä siis gravitaatioaaltodetektoria enkä painovoimadetektoria
Kaikissa nykyisissä ja rakenteilla olevissa gravitaatioaaltodetektoreissa on sama perusidea, eli käytetään laserinterferometriä mittaamaan pituuden muutoksia.
Teknologian yksityiskohdissa on eroja. Seuraavan sukupolven gravitaatioaaltodetektori LISAssa on kolme satelliittia, joissa detektorin käsien pituus on 5 miljoonaa kilometriä ja sen toteuttaminen on hyvin erilaista kuin LIGOn neljän kilometrin maanpäällisen putken.
LIGO:n johtohahmot saavat varmasti Nobelin palkinnon ennemmin tai myöhemmin, ehkä jo tänä vuonna.
”LIGO:n johtohahmot saavat varmasti Nobelin palkinnon ennemmin tai myöhemmin, ehkä jo tänä vuonna”
https://www.avaruus.fi/uutiset.html
Nysse tuli
Voidaanko mitenkään arvioida/veikata/olentaa/todentaa, että loppuuko näiden gravitaatioaaltojen matkat koskaan vai kulkevatko ne loputtomasti avaruudessa äärettömän matkan?
Aallot heikkenevät kulkiessaan, joten havaitseminen muuttuu yhä vaikeammaksi. Ei ole varaa, onko olemassa jokin periaatteellinen raja, jonka jälkeen aaltoja ei edes periaatteessa ole mahdollista enää havaita.
Nyt kaikki korvat hörölleen 16.10 ensi maanantaina!
https://www.eso.org/public/announcements/ann17071/
” groundbreaking observations of an astronomical phenomenon that has never been witnessed before.”