Я понимаю, что следующим шагом после LIGO является планирование и создание eLISA . Я понимаю, что в космосе намного меньше помех по сравнению с Землей, что делает его хорошим способом обнаружения вещей, которые мы не могли изначально обнаружить.
Основываясь на представлениях о гравитационных волнах, можно ли обнаружить темную материю и энергию? Что еще eLISA может рассказать нам о Вселенной?
Космос, как вы говорите, хорош для удаления многих фоновых шумов, которые портят данные LIGO, таких как сейсмические шумы, помехи от дорожного движения и лесозаготовок, люди, стреляющие в лучевые трубы, и т. д. Но есть еще одна важная причина отправиться в космос: так что вы можете сделать гораздо большую версию LIGO. Рукава LIGO имеют длину 4 км; Длина рук eLISA составит 1 000 000 км. Основным эффектом этого является снижение частот, на которые вы смотрите. Таким образом, вместо ~100 Гц LIGO, eLISA будет смотреть на ~0,01 Гц.
Это изменение частоты также меняет источники, на которые вы будете смотреть. Обнаружение LIGO GW150914 представляло собой пару черных дыр, масса каждой из которых примерно в 30 раз превышает массу нашего Солнца, а их пиковая частота составляла чуть более 100 Гц. Но если у вас есть более тяжелая пара черных дыр, пиковая частота будет пропорционально ниже. Например, если у вас есть пара черных дыр, масса каждой из которых примерно в 300 000 раз превышает массу нашего Солнца, пиковая частота будет чуть более 0,01 Гц. Таким образом, eLISA будет искать события такого типа. Он также будет искать слияния, когда одна из черных дыр имеет такую большую массу, а другая — маленькую (это называется «спирали с экстремальным отношением масс»).
Эта статья дает довольно читаемый обзор всех различных ожидаемых источников. Эти события, как правило, невидимы для LIGO, потому что они происходят на частотах, слишком низких для LIGO. Что еще более важно, они обычно невидимы для всех других наших взглядов на Вселенную. Поэтому, если мы когда-нибудь захотим понять эти явления, нам понадобится что-то вроде eLISA.
К сожалению, на самом деле мы не ожидаем увидеть какие-либо космологические эффекты в eLISA или свидетельства темной материи, темной энергии, космических струн и т. д. Но вы никогда не узнаете, если не посмотрите. Поэтому, если есть новая физика, которую мы еще не понимаем, eLISA может нам об этом рассказать.
Ответ Майка хорош, но это еще не все. Вы действительно можете увидеть это в документе, на который он вас ссылал, это превосходный документ. Он не только описывает возможные источники, но и указывает на новую физику, которую он может увидеть. eLisa, также называемая NGO, будет чувствительна к гравитационным волнам из ранней Вселенной (и после), вплоть до 10-18 секунд после Большого взрыва. Он увидит гравитационные волны от слияния массивных и сверхмассивных черных дыр, идущие немного назад во времени, и настолько более чувствительно, что увидит на порядок больше деталей. Он увидит сверхнизкие частоты, что означает сверхбольшие длины волн, и, следовательно, гравитационные волны от гораздо более крупных космологических и астрофизических объектов.
Например, он будет чувствителен к гравитационным волнам, излучаемым космологическими космическими струнами, если они существуют. Это будет новая физика. Он также будет чувствителен к фазовым переходам ранней Вселенной, включая такие вещи, как флуктуации остаточной инфляции с образованием маленьких пузырьков и другие важные изменения в космологической истории — см. статью. Если он найдет любой из них, он также может найти доказательства более высоких измерений в пространстве-времени и теории струн, что окажет огромное влияние на физику, если что-то будет найдено.
Что касается черных дыр, он проверит, будут ли они вести себя так, как предсказывает общая теория относительности. Он проверит теорему об отсутствии волос и увидит, что масса и вращение — это все, что у них есть, путем измерения различных мультипольных моментов. Таким образом, он определит, нуждается ли общая теория относительности в сверхсильном режиме в модификации или нет, или есть ли вокруг другие экзотические виды материи, которые могли бы дать им волосы (например, какие-то скалярные или другие поля). Это определит, могут ли они быть бозонными звездами (Хиггс, как частицы, коллапсирующие, как нейтронные звезды). Он будет чувствителен к важной новой физике.
Он будет искать другие виды нарушения симметрии, например, то, что разделило электрослабое взаимодействие на электромагнитное и слабое. В LHC энергии, которые будут достигнуты, будут порядка примерно 15 TEV. Гравитационное излучение, наблюдаемое во Вселенной с ранних времен, будет включать события в диапазоне 1000 TEV.
Чувствительность eLisa намного выше, чем у Ligo. В основном из-за гораздо большей длины плеча интерферометра, 1 миллион километров против 5 километров у Ligo или около того. Он увидит, как черные дыры сливаются по спирали гораздо дольше, чем Лиго. Лиго видел последнюю 1/4 секунды слияния черных дыр при относительно низком сигнале-шуме. eLisa увидит, как сверхмассивные черные дыры по всей Вселенной движутся по спирали, а затем сливаются за несколько месяцев до их слияния, таким образом усредняя большое количество данных. Он будет видеть фактические слияния и падения колец гораздо более чувствительно, чем Ligo, поэтому он сможет увидеть любое незначительное отклонение от предсказаний общей теории относительности в области сильной гравитации. Это будет включать гораздо больше деталей на этапе слияния и, возможно, эффекты более высокого порядка, описывающие динамику слияния, а затем цикл вниз. Он определит нижний предел массы гравитона, увидев любую дисперсию скорости гравитационных волн как функцию частоты на порядки или величину лучше, чем то, что мы знаем сейчас. Таким образом, он может исключить различные усовершенствования или альтернативные теории гравитации. Он увидит гравитационные волны от двойных нейтронных звезд
Он обнаружит так много сверхмассивных черных дыр, что сможет сформировать историю галактического образования, засеянную этими черными дырами в их центрах. Может быть, но я не видел никакой конкретики, таким образом определяя некоторые детали характеристик темной материи, которая, как также известно, помогает в формировании Галактики.
Я ничего не видел в газете о темной материи или энергии. Но я не читал все это внимательно.
Кое-что из этого я знал, но статья открыла мне глаза на необыкновенную новую область физики, которую открывают эти гравитационные обсерватории.
Неплохо для всего 3 спутников.
пользователь51515
Майк