Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Gravitační vlny a jiné příze

382 views

Published on

Olomoucký fyzikální kaleidoskop 6. 1. 2017

Published in: Education
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

Gravitační vlny a jiné příze

  1. 1. .. G . R . A . V . I. T. A. Č . N . Í .. V . L. N. Y a jiné příze
  2. 2. .. Obsah ...1 Ať žijí vlny aneb vlním, vlníš, vlníme ... ...2 Gravitace poprvé: budiž Newton! Problémy Newtonovy teorie ...3 Gravitace podruhé: Eisteinova oprava ...4 Zdroje gravitačních vln ...5 Vlastnosti gravitačních vln ...6 První detektory gravitačních vln ...7 Binární pulsary ...8 Laserové interferometry ...9 GW150914, 14. 9. 2015, 09:50:45.39 UTC ...10 (Pokus o) výhled do budoucnosti ...11 Einstein@Home ...12 Další prameny 2 / 119
  3. 3. .. Ať žijí vlny aneb vlním, vlníš, vlníme … vlnění hlavním zdrojem informací nejen o vesmíru až do roku v astronomii 1932 pouze „optické okno“ 3 / 119
  4. 4. .. Ať žijí vlny aneb vlním, vlníš, vlníme … 4 / 119
  5. 5. .. Elektromagnetické vlny Maxwell J C 1865 A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field Phil. Trans. R. Soc. Lond. 155 459–512 Maxwell J C 1873 A treatise on electricity and magnetism (Oxford: Clarendon Press) James Clerk Maxwell (1831–1879) 5 / 119
  6. 6. .. Elektromagnetické vlny Heřman J 2006 Od Jantaru k tranzistoru. Elektřina a magnetismus v průběhu staletí (Praha: FCC Public) Maxwell J C 1865 A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field Phil. Trans. R. Soc. Lond. 155 459–512 Maxwell J C 1873 A treatise on electricity and magnetism (Oxford: Clarendon Press) James Clerk Maxwell (1831–1879) 6 / 119
  7. 7. .. Elektromagnetické vlny Hertzova laboratoř v Karlsruhe Zdroj: Baird D. et al 2013 Heinrich Hertz: Classical Physicist, Modern Philosopher Springer Science & Business Media Hertz H 1887 Ueber sehr schnelle electrische Schwingungen Ann. Phys. 267 421–448 Heinrich Rudolf Hertz (1857–1894) asi 25 let od teorie k experimentálnímu důkazu 7 / 119
  8. 8. .. Gravitace poprvé: budiž Newton! gravitace – nejslabší interakce, ve Vesmíru dominantní informace o hvězdách, mlhovinách, galaxiích, kvazarech, …pomocí elmag. záření (popř. neutrin, kosmického záření) – gravitační „symfonii“ posloucháme s klapkami na uších „Matematické základy přírodních věd“ (1686 – 1687) . Newtonův gravitační zákon .. ...... F = −G m1m2 r3 r , G = κ = 6,673 84(80)×10−11 N·m2 ·kg−2 8 / 119
  9. 9. .. Gravitace poprvé: budiž Newton! . Newtonův gravitační zákon .. ...... F = −G m1m2 r3 r , G = κ = 6,673 84(80)×10−11 N·m2 ·kg−2 Woolsthorpe manor odrůda Flower of Kent strom do roku 1820 9 / 119
  10. 10. .. Ověřování Newtonovy teorie gravitační vliv sopky Chimborazo (Ekvádor, 6 263 m): Pierre Bouguer, Charles Marie de La Condamine pomocí kyvadla (přesnost a průkaznost?); 1738, publikováno 1749 Henry Cavendish 1797–1798 10 / 119
  11. 11. .. Problémy Newtonovy teorie okamžité působení na dálku co to vlastně je??? (Hypotheses non fingo – 2. vydání Principií) ale ve sluneční soustavě s tím VĚTŠINOU vystačíme! Einsteinova nejšťastnější myšlenka =⇒ princip ekvivalence 11 / 119
  12. 12. Cementerio de Trenes, poblíž města Uyuni (JZ Bolivie)
  13. 13. „Hmota říká prostoru, jak se zakřivovat a prostor říká hmotě, jak se pohybovat.“ John Archibald Wheeler (1911–2008) Obrázek: Misner C W, Thorne K S a Zurek W H 2009 John Wheeler, relativity, and quantum information Physics Today 62 40–46
  14. 14. Misner C, Thorne K S a Wheeler J A 1973 Gravitation (San Francisco: W. Freeman) 15 / 119
  15. 15. .. Dlouhá cesta k rovnicím matematický aparát: Georg A. Pick (Praha), Marcel Grossmann (Zürich 1912) červen 1915: přednášky v Göttingen Berlín: čtvrtek 4. 11. 1915, 11. 11., 18. 11. (stáčení perihelia) a 25. 11. únava, žaludeční problémy Hilbert: přednáška 16. 11., 20. 11. (vyšla 31. 3. 1916, korektura přijata 6. 12.); 20. 12. dopis Einsteinovi; variační princip (× Newton a Leibniz) Janssen M a Renn J 2015 Arch and scaffold: How Einstein found his field equations Physics Today 68 30–36 Grygar J 2015 Prolínání astronomie a relativity (1919–2014) PMFA 60(3) 189–202 Novotný J 2015 100 let obecné teorie relativity PMFA 60(3) 177–88 Semerák O 2015 Albert Einstein a století obecné relativity PMFA, 60(3) 215–238. 16 / 119
  16. 16. .. Dlouhá cesta k rovnicím matematický aparát: Georg A. Pick (Praha), Marcel Grossmann (Zürich 1912) červen 1915: přednášky v Göttingen Berlín: čtvrtek 4. 11. 1915, 11. 11., 18. 11. (stáčení perihelia) a 25. 11. únava, žaludeční problémy Hilbert: přednáška 16. 11., 20. 11. (vyšla 31. 3. 1916, korektura přijata 6. 12.); 20. 12. dopis Einsteinovi; variační princip (× Newton a Leibniz) Janssen M a Renn J 2015 Arch and scaffold: How Einstein found his field equations Physics Today 68 30–36 Grygar J 2015 Prolínání astronomie a relativity (1919–2014) PMFA 60(3) 189–202 Novotný J 2015 100 let obecné teorie relativity PMFA 60(3) 177–88 Semerák O 2015 Albert Einstein a století obecné relativity PMFA, 60(3) 215–238. 17 / 119
  17. 17. .. Dva rivalové v cílové rovině? http://www.einstein.caltech.edu Einstein A 1915. Die Feldgleichungen der Gravitation. Sitzungsberichte der Preussischen Akademie der Wissenschaften zu Berlin 844–847 (přednáška z 25. 11., vyšla 2. 12. 2015). Einstein A 1916 Die Grundlage der allgemeinen Relativitätstheorie Annalen Der Physik 354(7), 769–822 18 / 119
  18. 18. .. Malý dodatek: kosmologická konstanta Einstein A 1917 Kosmologische Betrachtungen zur allgemeinen Relativitätstheorie Sitzungsberichte der Königlich Preußischen Akademie der Wissenschaften 142–152 19 / 119
  19. 19. .. Malý dodatek: kosmologická konstanta . „Obvyklý“ tvar .. ...... Rµν − 1 2 Rgµν + Λgµν = 8pG c4 Tµν 20 / 119
  20. 20. „Ve světle již nabytého poznání se nám zdálo to, čeho jsme šťastně dosáhli, téměř samozřejmé, a každý inteligentní student to pochopí bez přílišné námahy. Ale hledání v temnu, plné předtuch a trvající roky, napjatá touha, střídání naděje a skleslosti a konečně proniknutí k pravdě, to zná jen ten, kdo to sám zažil.“ Einstein A 1966 Jak vidím svět (Praha: Československý spisovatel) 22 / 119
  21. 21. Obecná teorie relativity Vás přesvědčí, až ji prostudujete. Proto ji nehájím jediným slovem. Arnoldu Sommerfeldovi 8. 2. 1916 Jasně, správnou teorií gravitace je obecná relativita. A pokud není, tak by rozhodně měla být. Ivor M. Robinson
  22. 22. .. Gravitace podruhé: Eisteinova oprava Einstein na zasedání Pruské akademie věd (25. 11. 1915): nový nástroj k výpočtům – OTR Karl Schwarzschild: prostoročas vně (22. 12. 2015)/uvnitř (6. 2. 2016) sférické nerotující hvězdy, kritický poloměr stejný jako Michellův rg = 2GM c2 = 2M † 11. 5. 1916, autoimunitní onemocnění kůže a sliznice . ...... Gravitace je důsledkem zakřivení prostoročasu! ředitel hvězdáren v Göttingen a Potsdami24 / 119
  23. 23. .. Gravitace je důsledkem zakřivení prostoru a času 25 / 119
  24. 24. .. Gravitace je důsledkem zakřivení prostoru a času gravitace je důsledkem zakřivení prostoru a času každý hmotný bod mění geometrické vlastnosti prostoročasu ve svém okolí (dokonce strhává k rotaci) =⇒ žádná síla základní experimenty: posun perihelia, ohyb světelných paprsků, gravitační rudý posuv, zpožďování radarových signálů – mnohokrát experimentálně ověřeno Ullmann V 1986 Gravitace, černé díry a fyzika prostoročasu (Ostrava: ČAS) http://www.sweb.cz/ AstroNuklFyzika/ GravitCerneDiry.htm 26 / 119
  25. 25. .. Gravitace je důsledkem zakřivení prostoru a času gravitace je důsledkem zakřivení prostoru a času každý hmotný bod mění geometrické vlastnosti prostoročasu ve svém okolí (dokonce strhává k rotaci) =⇒ žádná síla základní experimenty: posun perihelia, ohyb světelných paprsků, gravitační rudý posuv, zpožďování radarových signálů – mnohokrát experimentálně ověřeno 27 / 119
  26. 26. New York Times, 1919 28 / 119
  27. 27. 29 / 119
  28. 28. .. Počítačové simulace Bakala P, et al 2005. Virtual trip to the black hole http://www.physics.cz/research/publications/1143473492_0.ppt. 30 / 119
  29. 29. .. Počítačové simulace Bakala P, et al 2005. Virtual trip to the black hole http://www.physics.cz/research/publications/1143473492_0.ppt. 31 / 119
  30. 30. .. Thorne K S 2004 Černé díry a zborcený čas (Pozoruhodná dědictví Einsteinova génia) (Praha: Mladá fronta) Obrázek: https://caltechy.org
  31. 31. .. Ferreira P G 2015 Nádherná teorie (Praha: Vyšehrad). http://www.ivysehrad.cz/kniha/bezchybna-teorie/ Obrázek: http://eltrompellot.blogspot.cz/2015/01/ un-nou-llibre-sobre-la-teoria-de-la.html
  32. 32. Zdroj: https://www.mpg.de/9966773/background
  33. 33. .. Předpověď gravitačních vln Einstein si uvědomil možnost existence grav. vln (1916, 1918): jestliže se zdroj deformací prostoročasu periodicky pohybuje (dvojhvězdný systém), prostoročas by měl vibrovat Poincaré H 1905 Sur la dynamique de l’électron Comptes Rendus de l’Académie des Sciences 140 1504–1508 (1906 Rendiconti del Circolo Matematico di Palermo 21 129–176) Einstein A 1916 Die Grundlage der allgemeinen Relativitätstheorie Ann. Phys. 354 769–822 Einstein A 1918 Über Gravitationswellen Sitzungsberichte der Königlich Preußischen Akademie der Wissenschaften (Berlin), Seite 154-167. 35 / 119
  34. 34. .. Předpověď gravitačních vln http://www.academie-sciences.fr/ pdf/dossiers/Poincare/Poincare_ pdf/Poincare_CR1905.pdf http://henripoincarepapers. univ-lorraine.fr/chp/hp-pdf/ hp1906rpen.pdf (překlad Scott Walter) Henri Poincaré (1854–1912) 36 / 119
  35. 35. 37 / 119
  36. 36. 38 / 119
  37. 37. .. Einstein 1916: existence gravitačních vln šíření rychlostí světla příčné vlny Einstein 1936 v dopise Maxu Bornovi: „…dospěl k k výsledku, že gravitační vlny neexistují, ačkoli byly považovány za jisté v první aproximaci, že nelinerátní rovnice pole nám mohou říci více, nebo nás spíše omezují více, než jsme si dosud mysleli“. …„jen kdyby nebylo tak zatraceně obtížné najít rigorózní řešení“. Einstein A a Rosen N 1937 On gravitational waves Journal of the Franklin Institute 223 43–54 Kennefick D 2005 Einstein versus the Physical Review Phys. Today 58 43–48 39 / 119
  38. 38. .. Zdroje gravitačních vln binární systémy, supernovy, srážky černých děr, velký třesk vlny nesou informaci o těchto dějích (např. velkoškálová struktura Vesmíru) 40 / 119
  39. 39. .. Vlastnosti gravitačních vln šíří se rychlostí světla, příčné vlny (jako elmag.!) vlastně periodická deformace slapových účinků – relativní zrychlení částic kolmo na směr šíření velmi slabé; relativní změna vzdálenosti dvou testovacích částic h = ∆L L < 10−21 !!! jako 1 AU s přesností 1 atomu horní odhad h ≦ 2GM c2r ≈ 3 × 10−19 M M⊙ 1×106 ly r 41 / 119
  40. 40. .. Vlastnosti gravitačních vln .animace .příchod za Zemi .měřítko změny 42 / 119
  41. 41. .. Detektory gravitačních vln počátkem 60. let 20. století Joseph Weber (1919 – 2000); gravimetr pro Apollo 17 velké hliníkové válce (Maryland, Chicago, 1,5 t), rezonancí se rozkmitají (≈ 1 660 Hz), h ≈ 10−16 později i kvantové senzory, chlazení (italské superkryohenní projekty NAUTILUS a AURIGA při T = 0,01 K http://www.auriga.lnl.infn.it) nevýhoda: „naladění“ (asi 900 Hz) 43 / 119
  42. 42. .. Binární pulsary 44 / 119
  43. 43. 45 / 119
  44. 44. .. Zdroj: Radio Astronomy Heritage and Education Centre http://www.phy.cam.ac.uk/research/research-groups/ap/heritage 46 / 119
  45. 45. Radioteleskop Arecibo, Portoriko 47 / 119
  46. 46. Těžký tekutý vnitřek převážně neutrony a jiné těžší částice Pevný povrch ~ 1,5 km Neutronová hvězda ~1,5 hmotností Slunce ~19 km v průměru Hustota kolem 1017 kg/m3 Silné magnetické pole 104 –1011 T 48 / 119
  47. 47. .. Binární pulsary Antony Hewish a Jocelyn Bell (1967): první pulsar, NC 1974 s Martinem Ryleem perioda rotace 0,0016 − 4 s Joseph Taylor a Russell Hulse (1974): binární pulsar PSR1913+16: hmotnosti 1,441 M⊙ a 1,387 M⊙, T = 7,75193909 h, zkracuje se o 76 µs·rok−1, přibližování o 3,5 m·rok−1 (Země 1 mm/Gy), vzdálenost 0,746 − 3,154 · 106 km (1,1R⊙–4,8R⊙), NC 1993 Hewish A, et al B 1968 Observation of a Rapidly Pulsating Radio Source Nature 217 709–713 Hulse R A a Taylor J H 1975 Discovery of a pulsar in a binary system The Astrophysical Journal Letters 195 L51–L53 49 / 119
  48. 48. .. Binární pulsary 50 / 119
  49. 49. .. Binární pulsary Zdroj: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/astro/pulsrel.html 51 / 119
  50. 50. .. Binární pulsary Å ÐÐ × ÓÒ ÈÙÐ× Ö× ¿ cylinder rotation axis light fieldlines closed fieldlines open magnetic axis radio beam 0 50 100 150 200 250 300 350 Longitude [deg] PSR B1133+16Average profile º ½º ´Ð ص ÔÙÐ× Ö × ÖÓØ Ø Ò ¸ ÐÝ Ñ Ò Ø × Ò ÙØÖÓÒ ×Ø Öº Ö Ó Ñ52 / 119
  51. 51. .. Binární pulsar J0737-3039 objev v roce 2003, T = 2,4 h, ˙ω = 16,88 ± 0,09 °/year, splynutí asi za 85 miliónů let Burgay[ová] M[arta], et al 2003 An increased estimate of the merger rate of double neutron stars from observations of a highly relativistic system Nature 426 531–533 ½ Å Ð ÃÖ Ñ Ö 53 / 119
  52. 52. změna energie, momentu hybnosti a hlavní poloosy binárního systému v důsledku vyzařování gravitačních vln (průměry za jednu periodu) Peters P C 1964 Gravitational Radiation and the Motion of Two Point Masses Phys. Rev. 136 B1224–1232 54 / 119
  53. 53. 55 / 119
  54. 54. .. Laserové interferometry Podolský J Pátrání po gravitačních vlnách http://utf.mff.cuni.cz/~podolsky/gravlny2/gravitvln.htm 56 / 119
  55. 55. .. Laserové interferometry Novotný J 2016 Gravitační vlny: historie, současnost, perspektivy Čs. čas. fyz. 66 144–148 57 / 119
  56. 56. .. Laserové interferometry příprava od 80. let 20. století, širokospektrální Rainer Weiss a Robert Forward periodický posun interferenčních proužků úměrný h .animace 90. léta Kip Thorn a Ronald Drever (Caltech a MIT) – MARK 2, ramena 40 m, citlivost 10−18 vyšší přesnost: stabilní pevnofázový Nd:YAG laser, 10 W, λ = 1 064 nm křemenná zrcadla (rozměry asi 25 cm, hmotnost 11 kg, odrazivost 99,999 998 vysoký stupeň vakua, závěsy, odrušení vibrací prodloužení ramen: TAMA 300, GEO 600 LIGO (4 km), VIRGO (3 km) 58 / 119
  57. 57. .. Laserové interferometry vyšší přesnost: stabilní pevnofázový Nd:YAG laser, 10 W, λ = 1 064 nm křemenná zrcadla (rozměry asi 25 cm, hmotnost 11 kg, odrazivost 99,999 998 vysoký stupeň vakua, závěsy, odrušení vibrací prodloužení ramen: TAMA 300, GEO 600 LIGO (4 km), VIRGO (3 km) LIGO (http://www.ligo.caltech.edu) dva 3 000 km vzdálené detektory: Hanford (Washington), Livingstone (Louisiana), největší citlivost okolo 100 Hz, pět cyklů měření, dosaženo h = 10−21 VIRGO (http://www.ego-gw.it) Cascina nedaleko Pisy, největší citlivost okolo 10 Hz; (lze najít na Google maps) 59 / 119
  58. 58. .. Laserové interferometry 60 / 119
  59. 59. .. Laserové interferometry 61 / 119
  60. 60. .. Laserové interferometry 62 / 119
  61. 61. .. Advanced Virgo . ...... http://www.virgo-gw.eu Santo Stefano, Toskánsko v provozu od roku 2007, neustále se vylepšuje ramena 3 km, efektivní délka 100 km 63 / 119
  62. 62. .. Laserové interferometry 2008: „Enhanced LIGO“, citlivost dvojnásobná, 2× delší dosah (potenciálních zdrojů 8× více) „Advanced LIGO“ a „Advanced Virgo“, výkon laserů 20 W, těžší a větší zrcadla (40 kg) na křemenných vláknech s několika násobnou aktivní seismickou izolací tlak v trubicích < 1 µPa h < 10−23 pro 80–500 Hz plánovaná citlivost 2021 rozsáhlá mezinárodní spolupráce 64 / 119
  63. 63. .. Laserové interferometry 65 / 119
  64. 64. .. Laserové interferometry LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration, Abbott B P, et al 2016 GW150914: The Advanced LIGO Detectors in the Era of First Discoveries Phys. Rev. Lett. 116 131103 66 / 119
  65. 65. .. Laserové interferometry v oblasti nižších frekvencí seismický šum (pohyb kontinentů, vzdušných hmot, slapové síly), tepelný šum (atomy a molekuly detektoru); v oblasti vyšších frekvencí fotonový šum; elektrická síť 60 Hz, závěsy kyvadel 500 Hz, kalibrační signály (33 Hz–38 Hz, 1 080 Hz) 67 / 119
  66. 66. .. Laserové interferometry 68 / 119
  67. 67. .. Laserové interferometry 69 / 119
  68. 68. .. Laserové interferometry 70 / 119
  69. 69. .. LIGO Science Collaboration http://www.zeemaps.com/pub?group= 1820545 71 / 119
  70. 70. .. MinutePhysics https://www.youtube.com/watch?v=YHS9g72npqA http://www.ligo.org/multimedia.php 72 / 119
  71. 71. .. GW150914, 14. 9. 2015, 09:50:45.39 UTC
  72. 72. .. GW150914, 14. 9. 2015, 09:50:45.39 UTC David Reitze (Executive Director of LIGO): „Ladies and gentlemen, we have detected gravitational waves. We did it!“ Tisková konference 11. 2. 2016, Washington, D.C. https://youtu.be/aEPIwEJmZyE 74 / 119
  73. 73. .. GW150914, 14. 9. 2015, 09:50:45.39 UTC Abbott B P, et al (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration) 2016 Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger Phys. Rev. Lett. 116 61102 https://papers.ligo.org (1 010 fyziků, 133 institucí) 75 / 119
  74. 74. .. Doba života hvězd Ejnar Hertzsprung Henry Norris Russell okolo roku 1910 doba života hvězdy hlavní posloupnosti T ≈ ( M⊙ M )2.5 T⊙ 76 / 119
  75. 75. .. GW150914, 14. 9. 2015, 09:50:45.39 UTC .animace pozadí .animace splynutí 78 / 119
  76. 76. .. GW150914, 14. 9. 2015, 09:50:45.39 UTC Výběr z databáze 250 000 vzorků numericky „čirpových profilů“ vypočítaných pro různé hmotnosti, rotační rychlosti a další parametry, a = 0,67, z = 0,1 79 / 119
  77. 77. .. GW150914, 14. 9. 2015, 09:50:45.39 UTC www.ligo.caltech.edu/page/detection-companion-papers https://losc.ligo.org/events/GW150914/ 80 / 119
  78. 78. .. GW150914, 14. 9. 2015, 09:50:45.39 UTC 81 / 119
  79. 79. Carr B J a Rees M J 1979 The anthropic principle and the structure of the physical world Nature 278 605–12 Begelman M a Rees M 2013 Osudová přitažlivost gravitace (Praha: Argo/Dokořán) 83 / 119
  80. 80. .. Velikost pozorovaných ČD 84 / 119
  81. 81. .. ČD hvězdných velikostí 85 / 119
  82. 82. .. Advanced praktikum: zkuste si analýzu dat https://losc.ligo.org/s/events/GW150914/GW150914_tutorial.html „whitening“: fluktuace šumu větší na nižších frekvencích a blízko „spektrálních čar“ =⇒ vyrovnání „chirp signal“ trval 0,2 s, 8 cyklů, frekvence 35 Hz→250 Hz .animace http://www.soundsofspacetime.org 86 / 119
  83. 83. .. Advanced praktikum: zkuste si analýzu dat https://losc.ligo.org/s/events/GW150914/GW150914_tutorial.html „whitening“: fluktuace šumu větší na nižších frekvencích a blízko „spektrálních čar“ =⇒ vyrovnání „chirp signal“ trval 0,2 s, 8 cyklů, frekvence 35 Hz→250 Hz .animace http://www.soundsofspacetime.org 87 / 119
  84. 84. .. Další zajímavosti zářivý výkon při splynutí 3,6×1049 W 10× > zářivý výkon všech hvězd viditelného vesmíru hmotnost gravitonu by způsobila disperzi vln (s nižší f pomaleji): nebylo pozorováno mg < 2,1×10−58 kg = 1,2×10−22 eV/c2 88 / 119
  85. 85. .. Fermi Gamma-ray Space Telescope event? gamma-ray burst > 50 keV o 0,4 s po události LIGO event pravděpodobnost šumu nebo náhody 0,22 % (???) diskuse, zda při splynutí γ záblesky vznikají nebo ne Ackermann M, et al 2016 Fermi-LAT Observations of the LIGO Event GW150914 Astrophysics Journal 823 L2 (Preprint arXiv:1602.03920 [astro-ph.HE]) 89 / 119
  86. 86. .. Druhá detekce: GW151226 LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration, Abbott B P, et al 2016 GW151226: Observation of Gravitational Waves from a 22-Solar-Mass Binary Black Hole Coalescence Phys. Rev. Lett. 116 241103 92 / 119
  87. 87. .. Druhá detekce: GW151226 .animace 95 / 119
  88. 88. .. Druhá detekce: GW151226 .animace 96 / 119
  89. 89. 30. 11. 2016: second run of aLIGO a GEO600
  90. 90. .. Podzemní detektory třetí generace .. http://www.et-gw.eu
  91. 91. .. (Pokus o) výhled do budoucnosti
  92. 92. .. Spektrum gravitačních vln
  93. 93. .. eLISA – další krok? rozměry na Zemi nelze neomezeně zvětšovat (cena vakuového systému, zakřivení), seismické procesy neumožňují měřit pod 1 Hz ESA: eLISA (Evolved Laser Interferometer Space Antenna): 90-tá léta: první plány 2011: NASA odstupuje =⇒ New Gravitational-wave Observatory (NGO); zamítnuto finacování 2013: Cosmic Vision science (program ESA), start 2034??? . ...... www.elisascience.org 104 / 119
  94. 94. .. eLISA – další krok? rovnostranný △ o straně 1 000 000 km, sleduje dráhu Země geodetická „bezsilová trajektorie“ (× tlak záření, magnetické pole, …) =⇒ referenční krychle (46 mm) z Pt a Au, 1,96 kg, jemné trysky s tahem µN; stěny krychle zároveň zrcadlem výhody: h < 10−21 bez seismického rušení jiný frekvenční rozsah ≈1 mHz – 100 mHz: kompaktní binární systémy h ≈ ( GM Rc2 )2 R D nevýhody: cena miliardy dolarů (?) . ...... www.elisascience.org 105 / 119
  95. 95. .. eLISA – další krok? 106 / 119
  96. 96. .. eLISA – další krok? 107 / 119
  97. 97. .. eLISA – další krok? objekty v blízkosti jádra Galaxie (spirálují do ČD), raný vesmír (extra dimenze, kosmické struny?), zpřesnění H0, hmotnost gravitonu (?) 108 / 119
  98. 98. .. LISA Pathfinder testovací sonda, start: 3. 12. 2015 16. 2. 2016 uvolněny testovací hmotnosti (38 cm ode sebe) 1. 3. 2016 začátek měření, 7. 6. 2016 první výsledky 110 / 119
  99. 99. 7. 6. 2016: výsledky předčily očekávání na frekvencích 1–60 mHz limit odrazu molekul řídkého plynu
  100. 100. .. LISA Pathfinder Armano M, et al 2016 Sub-Femto-g Free Fall for Space-Based Gravitational Wave Observatories: LISA Pathfinder Results Phys. Rev. Lett. 116 231101 112 / 119
  101. 101. .. Einstein@Home: zapojte svůj počítač http://einstein.phys.uwm.edu Center for Gravitation and Cosmology (University of Wisconsin-Milwaukee), Max Planck Institute for Gravitational Physics (Hannover) asi 430 000 dobrovolníků, 228 zemí, Czech National Team 7. (3746 členů) „podezřelý vzorek“ =⇒ dodatečné pozorování objektu uživatelé, kteří analyzovali údaje, v nichž byl nalezen kandidát na pulzar – poděkování ve vědeckém článku srpen 2010: Chris and Helen Colvin (Ames, Iowa) a Daniel Gebhardt (Universität Mainz), vzorek signálů z Arecibo Observatory Brazier A, et al 2010 Pulsar Discovery by Global Volunteer Computing Science 329 1305 (Preprint arXiv:1008.2172 [astro-ph.GA]) pulsar PSR J2007+2722 (rotace 41 Hz), součást Mléčné dráhy asi 17 000 ly (Lištička), není dvojhvězda 113 / 119
  102. 102. .. Einstein@Home: zapojte svůj počítač 4th Einstein@Home survey for gamma-ray pulsars (FGRP4, data z Fermi Gamma-ray Space Telescope, 2014-2015) 13 γ-pulsarů, určeny parametry pulsarů PeRu (Czech Republic), J1350-6225, 19. 6. 2015 Bryden Kanngiesser (Canada) dobrovolníci celkem 18 pulsarů 114 / 119
  103. 103. Gravity Spy www.zooniverse.org/projects/zooniverse/gravity-spy/
  104. 104. .. Další prameny: články v češtině a slovenštině Galis R 2016 Gravitačné vlny – po sto rokoch potvrdené Kozmos 48(3) 10–16 Ledvinka T a Bičák J 2016 Pozorování gravitačních vln ze srážky černých děr Čs. čas. fyz. 66 70–73 Lucianetti A, et al 2016 Faradayovy izolátory pro detektory gravitačních vln LIGO a pro vysokovýkonné lasery Čs. čas. fyz. 66 74–77 Novotný J 2016 Gravitační vlny: historie, současnost, perspektivy Čs. čas. fyz. 66 144–148 Podolský J 2005 Teorie gravitačního záření Čs. čas. fyz. 55 86–93 http://utf.mff.cuni.cz/popularizace/LISA/cscasfyz2005.pdf Podolský J 2010 Gravitační vlny a jejich detektory Astropis Speciál 34–37 http://utf.mff.cuni.cz/popularizace/LISA/Astropis_2010.pdf Podolský J 2016 První přímá detekce gravitačních vln sto let po jejich předpovědi Albertem Einsteinem Astropis(1) 14–16 http://utf.mff.cuni.cz/popularizace/LISA/Astropis_2016.pdf Podolský J 2016 Gravitační vlny poprvé zachyceny: GW150914 ze srážky černých děr PMFA 61 89–105. Stuchlík Z 2016 Registrace gravitační vlny Vesmír 95 288–289 116 / 119
  105. 105. .. Videa online Jiří Podolský – Gravitační vlny po 100 letech potvrzeny! (ÚMKP 26.2.2016): https://youtu.be/mhUS9arge94 Prof. RNDr. Jiří Podolský, CSc., DSc., MFF UK Praha – Einsteinovy gravitační vlny konečně prokázány!: https://youtu.be/ogj-jr3KPso? list=PLNn4rgcKoGfp9VX-55cWubyFqovsRyv05 Bičák, Heyrovský, Langer, Ledvinka, Podolský – Přímá detekce gravitačních vln (MFF FDP 25.2.2016): https://youtu.be/FhggaMyEIlI Petr Kulhánek – Mají gravitační vlny naději? (Štefánikova hvězdárna, Aldebaran 21.2.2016): https://youtu.be/y0qLPOLUeM8 117 / 119
  106. 106. Reiner Weiss (*1932): „Toto pozorování je krásně popsáno Einsteinovou obecnou teorií relativity formulovanou před 100 lety a představuje první test teorie v oblasti silné gravitace. Bylo by úžasné sledovat Einsteinovu tvář, kdybychom mu o tom mohli říci.“ Kip Thorne (*1940): „S tímto objevem my lidé stojíme na prahu jedinečného nového pátrání: zkoumání zakřivené strany vesmíru – objektů a jevů, které jsou vytvořeny zakřiveným prostoročasem. Srážející se černé díry a gravitační vlny jsou naše první krásné příklady.“ „Správná odpověď je málokdy tak důležitá jako správná otázka.“ Rainer Weiss, Kip Thorne, David Reitze Zdroj: http://www.ottawacitizen.com/ technology/Rainer+Weiss+Thorne+ David+Reitze/11712943/story.html
  107. 107. Lukáš Richterek lukas.richterek@upol.cz Katedra experimentální fyziky PřF UP 17. listopadu 1192/12, CZ-771 46 Olomouc http://muj.optol.cz/~richterek/ http://www.slideshare.net/lrichterek 119 / 119

×