Arkisto
- syyskuu 2023
- elokuu 2023
- kesäkuu 2023
- toukokuu 2023
- huhtikuu 2023
- maaliskuu 2023
- helmikuu 2023
- tammikuu 2023
- joulukuu 2022
- marraskuu 2022
- lokakuu 2022
- syyskuu 2022
- elokuu 2022
- kesäkuu 2022
- toukokuu 2022
- huhtikuu 2022
- maaliskuu 2022
- helmikuu 2022
- tammikuu 2022
- joulukuu 2021
- marraskuu 2021
- lokakuu 2021
- syyskuu 2021
- elokuu 2021
- kesäkuu 2021
- toukokuu 2021
- huhtikuu 2021
- maaliskuu 2021
- helmikuu 2021
- tammikuu 2021
- joulukuu 2020
- marraskuu 2020
- lokakuu 2020
- syyskuu 2020
- elokuu 2020
- kesäkuu 2020
- toukokuu 2020
- huhtikuu 2020
- maaliskuu 2020
- helmikuu 2020
- tammikuu 2020
- joulukuu 2019
- marraskuu 2019
- lokakuu 2019
- syyskuu 2019
- elokuu 2019
- heinäkuu 2019
- kesäkuu 2019
- toukokuu 2019
- huhtikuu 2019
- maaliskuu 2019
- helmikuu 2019
- tammikuu 2019
- joulukuu 2018
- marraskuu 2018
- lokakuu 2018
- syyskuu 2018
- elokuu 2018
- kesäkuu 2018
- toukokuu 2018
- huhtikuu 2018
- maaliskuu 2018
- helmikuu 2018
- tammikuu 2018
- joulukuu 2017
- marraskuu 2017
- lokakuu 2017
- syyskuu 2017
- elokuu 2017
- kesäkuu 2017
- toukokuu 2017
- huhtikuu 2017
- maaliskuu 2017
- helmikuu 2017
- tammikuu 2017
- joulukuu 2016
- marraskuu 2016
- lokakuu 2016
- syyskuu 2016
- elokuu 2016
- kesäkuu 2016
- toukokuu 2016
- huhtikuu 2016
- maaliskuu 2016
- tammikuu 2016
- joulukuu 2015
- marraskuu 2015
- lokakuu 2015
- syyskuu 2015
- elokuu 2015
- kesäkuu 2015
- toukokuu 2015
- huhtikuu 2015
- maaliskuu 2015
- helmikuu 2015
- tammikuu 2015
- joulukuu 2014
- marraskuu 2014
- lokakuu 2014
- syyskuu 2014
- elokuu 2014
- kesäkuu 2014
- toukokuu 2014
- huhtikuu 2014
- maaliskuu 2014
- helmikuu 2014
- tammikuu 2014
- joulukuu 2013
- marraskuu 2013
- lokakuu 2013
- syyskuu 2013
Arvoituksellista piristystä
Gravitaatioaaltojen ja toisiinsa sulautuvien mustien aukkojen julistaminen löydetyksi kolme viikkoa sitten oli iloinen hetki tieteessä. Erityisen hienoa se oli niille tutkijoille, jotka ovat vuosia puurtaneet aiheen parissa; LIGOssa mukana olevan Mark D. Hannamin kuvaus näyttää vilauksen löydön tuntemuksista.
Miljardin valovuoden päässä olevin mustien aukkojen lähettämän erittäin heikon signaalin havaitseminen oli LIGOlta melkoinen taidonnäyte. Se, että äärimmäisissä olosuhteissa syntynyt aalto täsmäsi ennusteisiin oli toisaalta huimaava osoitus siitä, että maailmankaikkeus on ymmärrettävissä.
Mutta kuten edellinen suuri löytö, Higgsin hiukkanen (sivuutetaan BICEP2:n vesiperäksi osoittautunut väite), gravitaatioaallot vain varmistivat jotain, mikä jo tiedettiin. Olisi hyvin yllättävää, jos gravitaatioaaltoja tai toisiaan kiertäviä mustia aukkoja ei olisi. Hiukkasfysiikan Standardimallin Higgsin hiukkaselle oli vaihtoehtojakin, mutta lopulta tylsin teoria voitti, eikä mitään poikkeamia Standardimallista nähty.
Perustavanlaatuisessa fysiikassa, jossa etsitään uusia luonnonlakeja, joita ei voida johtaa mistään toistaiseksi tunnetuista laeista, ei ole löytynyt mitään odottamatonta sitten 1990-luvun loppupuolella havaitun maailmankaikkeuden kiihtyvän laajenemisen. Tosin siinäkin tapauksessa suosituin selitys, joka kulkee nimellä kosmologinen vakio, oli kehitetty jo vuonna 1917, ja sen sisältävä nykyaikainen kosmologinen malli oli kasassa jo 1980-luvulla. (On myös mahdollista, että havainnot selittyvät ilman mitään uutta perustavanlaatuista fysiikkaa, edes kosmologista vakiota.) Ensimmäiset tietokonesimulaatiot kosmisten rakenteiden muodostumisesta, joissa todettiin, että malli, jossa on kosmologinen vakio, sopii parhaiten havaintoihin, tehtiin Tartossa vuonna 1986. Vielä 30 vuotta myöhemmin havainnot ovat sopusoinnussa tuon mallin kanssa.
Perustavanlaatuisen fysiikan kulta-aika oli viime vuosisadan alussa, jolloin suhteellisuusteoria ja kvanttimekaniikka löydettiin, ja muiden galaksien olemassaolo ja maailmankaikkeuden laajeneminen hahmotettiin. Maailmankuva kasvoi ylöspäin ja sisäänpäin, uusia mysteereitä kohdattiin ja läpimurtoja tehtiin yhtenään. Tuon ajan tutkijoiden nimillä, kuten Niels Bohr, Marie Curie ja Albert Einstein, on taianomainen kaiku. Toisen maailmansodan jälkeen kiivas tahti jatkui uuden sukupolven laittaessa kvanttikenttäteorian ja hiukkasfysiikan palasia paikoilleen.
Fysiikka kehittyi teorian ja kokeiden tiukassa vuorovaikutuksessa: teoreettiset oivallukset kasvoivat selittämättömien havaintojen maaperässä. Usein nuo ajat kuitenkin muistetaan vain teoreetikkojen nerokkuudesta, erityisesti tarinat Richard Feynmanin seikkailuista ovat kasvaneet legendan mittoihin. Tämä huuma on osaltaan johtanut teoreetikkojen yliarvostukseen.
Hiukkasfysiikan Standardimalli valmistui 70-luvulla, eikä hiukkaskiihdyttimissä ole nähty mitään sen tuonpuoleista. (Neutriinojen massat on kyllä löydetty, vesitankkien avulla.) Pääasialliset ideat Standardimallin laajentamiseksi, kuten supersymmetria, tekniväri ja säieteoria, ovat nekin saaneet alkunsa 70-luvulla. Kosmologian keskeiset tutkimusaiheet, inflaatio, pimeä aine, kiihtyvä laajeneminen ja baryogeneesi ovat hieman tuoreempia, ne ovat peräisin 1980-luvulta. Kosmologisia havaintoja on tullut valtavasti lisää, mutta ne on pystytty selittämään tyydyttävästi vanhoilla ideoilla. Vasta WMAP-satelliitin havainnot vuonna 2003 ja Planck-satelliitin havainnot vuonna 2013 pystyivät sulkemaan pois kaikkein yksinkertaisimpia 1980-luvulla esitettyjä malleja kosmiselle inflaatiolle.
Hiukkasfysiikan ja kosmologian 70- ja 80-luvun teorioita on sittemmin kehitetty merkittävästi, ja vuosikymmenten aikana hiotut matemaattiset työkalut teorioiden käsittelemiseen ovat terävämpiä kuin koskaan. Hienostuneiden matemaattisten menetelmien hallitseminen ei kuitenkaan ole sama asia kuin sen tietäminen, mitkä ongelmat ovat merkittäviä ja mistä suunnasta niitä pitäisi lähestyä.
Teorioiden kehittelyssä on jatkettu samaa latua, ja vaikka ideoille ei ole saatu varmennusta, jotkut teoreetikot ovat julistaneet ymmärryksemme syventyneen siksi, että tutkijoiden piirissä tietyt ideat ovat vakiintuneet, aivan kuin tietoa maailmasta voisi saada vakuuttamalla kollegoita siitä, kuka on eniten oikeassa.
Samalla kun supersymmetrialle, teknivärille ja muille vanhoille teoreettisille rakennelmille rakennetaan jatkoa, on jo totuttu siihen, että niiden alue kapenee yhä pienemmäksi, kun ne eivät saa tukea havainnoilta. Aina voi toivoa uuden kulman takaa paljastuvaa löytöä, mutta vaikka erilaisiin poikkeamiin kiiruhdetaan esittämään selityksiä, harva yllättyy, kun ne kerta toisensa jälkeen osoittautuvat kohinaksi tai systemaattiseksi ongelmaksi, ja Standardimalli varmistuu taas.
Hiukkaskosmologeilla onkin oireellisesti tapana käyttää leikillään ilmaisua ”oikea fysiikka” sellaisesta tutkimuksesta, joka käsittelee tunnettuja asioita (kuten Maan ilmakehää tai Aurinkoa), vastakohtana oman alan spekulaatioille uusista perustavanlaatuisista laeista.
Voisi sanoa, että teoriat ovat osoittautuneet paremmiksi kun teoreetikot, ja saattaa tuntua siltä, että vanhoina aikoina tieteilijät olivat älykkäämpiä. Tutkijat voivat kuitenkin varmistua uusien lakien löytämisestä vain silloin, kun ne ovat havaintojen saavutettavissa, ja ilman havaintoja on vaikea tietää minne päin suunnata. LIGOn havainnot mustien aukkojen törmäyksistä avaavat ennennäkemättömän vahvat gravitaatiokentät tutkimuksen kohteeksi, ja koe saattaa myös törmätä johonkin aivan odottamattomaan. Uusia arvoituksia kaivataan hiukkaskosmologian piristykseksi.
13 kommenttia “Arvoituksellista piristystä”
Vastaa
Leikistä, kysymyksistä ja aalloista
Keskiviikkona 17.2. kello 18.00 minua haastatellaan Helsingissä Kirjasto kympissä Aku Ankan päätoimittajan Aki Hyypän kanssa leikistä ja luovuudesta tuOKio-klubilla.
Perjantaina 19.2. kello 14.15 on Kumpula NYT –tilaisuus ”Gravitaatioaallot ja mustat aukot” Kumpulan Exactum-rakennuksen salissa A111. Kari Enqvist puhuu aiheesta ”Yleinen suhteellisuusteoria ja gravitaatioaallot”, Peter Johansson aiheesta ”Mustien aukkojen astrofysiikka” ja Esko Keski-Vakkuri aiheesta ”Gravitaatioaaltojen havaitseminen ja LIGO”. He pitävät lyhyet esitykset, joiden jälkeen voi esittää kysymyksiä. Tilaisuus on avoin, eikä siihen tarvitse ilmoittautua.
Lauantaina 12.3. kello 17.30 juttelen ammattikorkeakoulu Metropoliassa isoista kysymyksistä kirkkoherra Kari Kanalan, evoluutiobiologi Tuomas Aivelon ja tanssitaiteilija Metsälintu Pahkinin kanssa. Liput 5 euroa.
Uusimmassa Tiedepolitiikka-lehdessä (4/2015) on tutkijoiden vastuusta kertova artikkelini ”Tiedettä apartheidin aikaan”. Artikkeli alkaa seuraavasti: ”Muistelen science fiction –kirjailija Brian Aldissin sanoneen, että sen jälkeen, kun keinotekoinen aurinko syttyi Hiroshiman yllä vuonna 1945, hän on tuntenut elävänsä scifitarinassa.”
5 kommenttia “Leikistä, kysymyksistä ja aalloista”
-
Eusa sanoo:
http://www.hs.fi/tiede/a1455687389693
Näyttää, ettei sellaisten arveltujen suurien mustien aukkojen sulautumisesta ollutkaan kysymys gravitaatioaalloissa.
Hienoa sinänsä, että näyttäisi löytyvän todellinen muutenkin havaittu tapahtuma, joka voidaan yhdistää gravitaatioaaltopurskeeseen.
Joidenkin teoriat hienosäätynevät enemmän kuin toisten.
-
Syksy Räsänen sanoo:
Eusa:
”Näyttää, ettei sellaisten arveltujen suurien mustien aukkojen sulautumisesta ollutkaan kysymys gravitaatioaalloissa.”
Linkittämässäsi artikkelissa ei sanota mitään tuollaista. Siinä raportoitu mahdollisuus gravitaatioaaltojen ja gammapurkauksen yhteydestä ei myöskään ole varmistunut.
-
Tulkitsin näitä lauseita:
”Ilmiöt näyttävät siis liittyvän toisiinsa.”
”Mallien mukaan yhtyvät mustat aukot eivät voi käynnistää gammapurkausta.”
”Ilmiö voisi toteutua, jos kaksi mustaa aukkoa olisi muodostunut ja sulautunut toisiinsa hyvin massiivisen tähden sisällä.”
Eli päättelin, etteivät mustat aukot voisi olla arvioitua kokoluokaa, yht. yli 60 auringon massaa vastaavia.
Tieto on vielä uusi, nähtäväksi jää voiko jokin poissulkea sen ilmiöstä.
-
-
Eusa:
Tulkitsit väärin.
-
Mika Olsson sanoo:
Eikö olennainen T. Paukun ”artikkelissa” kuitenkin säily so. gravitaatioaaltojen
yhteys mustiin aukkoihin : ”..Gravitaatio-
aallot .. syntyvät,kun tähti luhistuu ja
..musta aukko. ..” (Kts.”artikkelin” kym-
menes kappale.)
-
Vastaa
Meri ei ole tyyni
Eilen LIGO-tutkimusryhmä julisti havainneensa kahden mustan aukon törmäyksessä syntyneitä gravitaatioaaltoja, ja yksityiskohdat kertova tieteellinen artikkeli ilmestyi samaan aikaan lehdistötilaisuuden kanssa. Havainto on saanut ansaittua huomiota; mainitsen laajasta kirjosta vain Kari Enqvistin oodin tieteelle, Quantan kiinnostavan katsauksen LIGOn historiaan ja Naturen selkeän kuvauksen.
LIGO on etsinyt gravitaatioaaltoja vuodesta 2002 alkaen. Vuonna 2011 kirjoitin seuraavasti LIGOn uudesta vaiheesta, jonka oli määrä käynnistyä 2014 (se alkoi vasta 2015):
”lähiajan odotus keskittyy Advanced LIGOon, mutta silläkin saattaa kestää joitakin vuosia ennen saaliin nappaamista. Hyvä puoli gravitaatioaalloissa on se, että niitä on lähes varmasti olemassa ja niillä on meille kiinnostavaa kerrottavaa. Harmillista on se, että ei tarkkaan tiedetä paljonko lähteitä ympäristössä on, eli kuinka herkällä korvalla pitää kuunnella, että aaltojen äänen kuulee metelin seasta.”
Arviot Advanced LIGOn näköpiirissä olevien toisiinsa törmäävien mustien aukkojen, neutronitähtien ja muiden aika-avaruutta kovasti hölskyttelevien tapausten lukumäärästä vaihtelivat välillä ”kerran kahdessa vuodessa kolmeen törmäykseen päivässä”. Vuosien vesiperän jälkeen LIGOlla kävi tuuri, kun sen parannettu versio Advanced LIGO havaitsi kahden mustan aukon törmäyksen heti syyskuussa 2015, kun detektori oli vielä koeajossa.
LIGO näki kahden noin 30 kertaa Aurinkoa raskaamman mustan aukon kiertävän toisiaan, törmäävän ja sulautuvan yhdeksi noin 60 Auringon massan painoiseksi mustaksi aukoksi. Tämä aika-avaruutta repivä prosessi kesti noin puoli sekuntia, jona aikana mustat aukot lähettivät gravitaatioaaltoina energiaa kolmen Auringon massan verran. Tämä on noin 50 miljoonaa miljoonaa kertaa enemmän kuin Auringon yhdessä vuodessa valona säteilemä energia. Törmäys tapahtui noin miljardi vuotta sitten, jolloin Maapallolla tuskin oli vielä yksisoluisia olentoja monimutkaisempaa elämää. Gravitaatioaallot ovat miljardin valovuoden matkallaan heikentyneet niin paljon, että ne venyttävät aika-avaruutta vain 10^(-21) verran: LIGOn neljän kilometrin detektorin pituus muuttuu niiden kulkiessa sen läpi vain protonin halkaisijan tuhannesosan, mutta se on äärimmäisen tarkoille laitteille tarpeeksi. (En saa potensseja toimimaan blogialustalla, mutta tuossa on siis 21 nollaa: pituudet muuttuvat suhteellisella tekijällä 0.000000000000000000001.)
Gravitaatioaallot on epäsuorasti havaittu jo vuonna 1974, ja siitä myönnettiin Nobelin palkinto 1993. Tämä on kuitenkin ensimmäinen kerta, kun gravitaatioaaltoja on nähty suoraan. Tilannetta voi verrata Higgsin hiukkasen löytämiseen vuonna 2012. Se, että hiukkasten (erityisesti W- ja Z-bosonien) massat selittyvät Higgsin kentän avulla tiedettiin jo 1970-luvulla ja hiukkasfysiikan Standardimallia oli testattu tarkkaan, mutta Higgs saatiin suoraan haaviin myöhemmin. Myös yleistä suhteellisuusteoriaa on testattu monin tavoin sen satavuotisen taivaleen varrella. Teoriaa olisi erittäin vaikea muuttaa siten, että gravitaatioaaltoja ei olisikaan, mutta sopu muiden havaintojen kanssa säilyisi.
Gravitaatioaaltojen etsinnällä on kompuroiva historia, alkaen Joseph Weberin 1960-70-luvulla väittämistä löydöistä, ja muistissa ovat BICEP2-koeryhmän vääriksi osoitteutuneet väitteet vuonna 2014 maailmankaikkeuden ensimmäisen sekunnin perukoilla syntyneiden gravitaatioaaltojen epäsuorasta havaitsemisesta. LIGO on kuitenkin vankemmalla pohjalla kuin aiemmat yrittäjät.
LIGOn havainto perustuu törmäävien mustien aukkojen yksityiskohtaiseen tutkimiseen tietokoneella. 2000-luvun alussa tapahtui läpimurto, kun yleisen suhteellisuusteorian monimutkaisille yhtälöille kehitettiin tietokoneilla ratkaistavaksi sopiva muoto. Tämän avulla saatettiin tutkia yksityiskohtaisesti, mitä mustien aukkojen törmäyksessä tapahtuu. LIGO-koeryhmällä on laskettuna 250 000 erilaista mustien aukkojen törmäystä, ja tiedetään tarkalleen, minkä näköinen gravitaatioaalto niistä tulee. Nyt tehty havainto vastaa kirjastosta löytyvää signaalia. Ainoa kysymysmerkki oli se, että ei tiedetty tarkalleen, paljonko mustia aukkoja lähipiirissä törmäilee.
Lisäksi LIGOlla on kaksi eri havaintolaitetta, jotka näkevät saman signaalin 7 millisekunnin viiveellä, mikä valonnopeudella matkaavilta aalloilta kestää kulkea detektorilta toiselle. Mahdolliset virhelähteet on myös tutkittu tarkemmin kuin BICEP2:n tapauksessa, ja LIGOn tutkimus on käynyt läpi vertaisarvioinnin (niin paljon kuin siitä hyötyä on) ennen lehdistötilaisuuden järjestämistä, toisin kuin BICEP2:n.
LIGOn havainto on helppo varmentaa toistamalla, koska sen odotetaan nyt näkevän paljon gravitaatioaaltoja. Löytö saattaakin antaa lisäpontta paljon kauemmas näkevien eLISA-gravitaatioaaltosatelliittien projektille. Yhdysvallat on lopettanut tuon hankkeen rahoittamisen, mikä on osaltaan voinut vaikuttaa siihen, että LIGO-ryhmä kehuu saamansa yhdysvaltalaisen rahoituksen kaukokatseisuutta ja maan johtoasemaa tiedon edistämisessä, varmaankin toivoen, että tämä muistetaan jatkossa.
Gravitaatioaaltoja merkittävämpi löytö onkin se, että nyt ollaan ensimmäistä kertaa nähty kahden mustan aukon törmäys ja yhteen sulautuminen. Kirjoittaessani mustista aukoista vuonna 2011 sanoin, että ne ovat ”tunnetun fysiikan rajalla: enemmän kuin pelkkiä arveluita, mutta vailla kiistatonta kokeellista varmennusta”. Tämä on varsin konservatiivinen näkemys, suurin osa tiedeyhteisöstä on pitänyt mustia aukkoja varmana asiana epäsuorien havaintojen perusteella. Gravitaatioaaltojen avulla on kuitenkin mahdollista luodata mustien aukkojen voimakkaita gravitaatiokenttiä suoraan, ja selvittää niiden käytöksen yksityiskohdat, mahdollisesti jopa nähdä yleisen suhteellisuusteorian tuolle puolen.
LIGOn löytö on vuosikymmenien teoreettisen, laskennallisen ja kokeellisen työn huipentuma, mutta se on vasta alkua. Gravitaatioaalto-astronomien aikakausi on avattu, ja nyt odotetaan sitä, mitä kaikkea niiden avulla saadaan selville. Ne ovat täysin uusi kanava maailmankaikkeuteen, ja saattaa löytyä jotain yllättävää. Yleisen suhteellisuusteorian vanha mestari Kip Thorne, eräs LIGOn keskeisistä hahmoista, kuvaili tilannetta näin:
”On kuin olisimme nähneet merenpinnan vain tyynenä päivänä, mutta emme olisi koskaan nähneet sitä myrskyssä, valtameren aaltojen tyrskytessä.”
Aiheesta lisää voi kuulla Kumpula NYT –tilaisuudessa ”Gravitaatioaallot ja mustat aukot” perjantaina 19.2. kello 14.15. Tilaisuus on Exactum-rakennuksen salissa A111. Kari Enqvist puhuu aiheesta ”Yleinen suhteellisuusteoria ja gravitaatioaallot”, Peter Johansson aiheesta ”Mustien aukkojen astrofysiikka” ja Esko Keski-Vakkuri aiheesta ”Gravitaatioaaltojen havaitseminen ja LIGO”. He pitävät lyhyet esitykset, joiden jälkeen voi esittää kysymyksiä. (Enqvist ja Keski-Vakkuri olivat muuten väitöskirjani ohjaajia.) Tilaisuus on avoin, eikä siihen tarvitse ilmoittautua.
35 kommenttia “Meri ei ole tyyni”
-
”Gravitaatioaaltojen avulla .. mahdollista luodata mustien aukkojen voimakkaita gravitaa- tiokenttiä suoraa,ja ..”. – Joten ”ikkuna” myös ”Firewall – paradoksin” ratkaisemiseksi?
-
Mika sanoo:
Onko LIGOn kaltaisessa instrumentissa merkitystä sillä, ovatko detektorin L-putket yhtä pitkiä?
Ymmärsin, että LIGOn tapauksessa havaintojen tulkinta perustuu siihen, että saatua signaalia verrataan aiemmin laskettuihin simulaatioihin ja niistä päätellään, minkälaisesta tapahtumasta signaali on peräisin. Onko tämä yleinen tapa tulkita eri instrumenttien signaaleja astrofysiikassa ja onko LIGOlla tai muilla gravitaatioaaltoilmaisimilla mahdollista tehdä muunlaisia havaintoja, jotka eivät riipu siitä mitä tutkijat ovat keksineet tai ehtineet mallintaa?
-
Mika Olsson:
Ken tietää. En ole juuri seurannut firewall-keskustelua, enkä osaa sanoa, kuinka paljon (vaiko ollenkaan) havainnoilla on merkitystä sen kannalta – tai toisin päin.
-
Kiitos! Munkin firewall-keskustelun tasoni on
täysin! ”harrastelun” asteella. MIT :n proffan Scott Aaronsonin (useimmiten ”hilseen yli menevää”) blogia seuraan. Hänellä on muuten tän
”aamuisessa” jutussaan mielenkiintoinen näkökulma tähän fantastiseen havaintoon.
-
-
Mika:
Kokeen herkkyys kasvaa putken pituuden myötä, joten ei liene järkeä rakentaa yhtä putkea toista pidemmäksi, koska lyhyempi kuitenkin rajoittaa herkkyyttä. En tosin tunne koejärjestelyn yksityiskohtia.
Simulaatioihin vertaaminen on kosmologiassa ja hiukkasfysiikassa keskeinen väline. Niitä käytetään paljon astrofysiikassakin, mutta sitä alaa tunnen huonosti. Usein riittää, että on simulaatio tilanteesta, jossa ei ole tuntematonta signaalia, jotta voidaan havaintoihin vertaamalla todeta, onko havaittu jotain uutta vaiko ei.
Gravitaatioaaltojen tapauksessa signaali on niin heikko, että sen yksityiskohtien tunteminen on tärkeää. Se ei kuitenkaan ole välttämätöntä. LIGOn pääasiallinen analyysi perustuu heidän gravitaatioaaltokirjastossaan olevaan mallin vertaamiseen, mutta he etsivät myös mitä tahansa taustasta erottuvaa signaalia. LIGO havaitsi nyt nähdyn aallon myös ilman oletusta sen tarkasta muodosta, joskin sillä tapaa tehdyn havainnon tilastollinen merkitys on hieman pienempi: todennäköisyys sille, että kyseessä on kohinaa, on silloin noin 2*10^(-6) – 5*10^(-6). Analyysissä, missä verrataan malliin, tuo todennäköisyys on 2*10^(-7).
-
Lentotaidoton sanoo:
Kip Thorne compared the energy emitting when the two black holes merge to 50 times the total power of all the stars of the universe. Siis nuo viimeiset 20 millisenkuntia.
Räsänen: Tämä on noin 50 miljoonaa miljoonaa kertaa enemmän kuin Auringon yhdessä vuodessa valona säteilemä energia.
Ovatko nämä sama asia?
-
Ensimmäiset epäilykset väärästä hälytyksestä ja huijausmahdollisuuksista on nostettu ilmoille.
Kuinka vaikeaa olisi yksittäisen ryhmän jäsenen saada aikaiseksi ”sopiva havainto”?
Olisiko joku voinut järjestää blindin uusinnan, vaikkapa muilta ryhmän jäseniltä salaa…
http://www.ligo.org/news/blind-injection.php
-
Lentotaidoton:
Samaa suuruusluokkaa, jos otetaan tähden keskikirkkaudeksi Auringon kirkkaus ja ajaksi jokunen millisekunti. En tosin tiedä, kuinka lähellä tähtien keskimääräinen kirkkaus on Auringon kirkkautta.
-
Eusa:
Tuo juttu on ajalta ennen havainnon julkistamista. Asiaa on käsitelty linkittämässäni Quantan artikkelissa. Pidetään varmana, että kyseessä ei ole dataan injektoitu väärä signaali.
-
Kun jo omassa galaksissamme on tähtiä noin 500 miljardia (ja voi olla jopa 1000 miljardia ja suurimmat yli 100 kertaa tämän)? Ja galakseja on jo havaitsemassamme kosmoksessa noin 200 miljardia? OK, en lähde kinaamaan.
-
Lentotaidoton:
Gravitaatioaaltoina säteilty energia on noin E_g=5*10^(47) J. Auringon säteilemä energia on noin 4*10^(26) J/s.
Vuodessa on 3*10^7 sekuntia. Tämä kertaa 50*10^(12) kertaa Auringon säteilyteho on noin E_g.
Linnunradassa on noin 10^(12) tähteä, ja näkyvässä maailmankaikkeudessa on noin 10^(12) galaksia. Nämä kertaa millisekunti kertaa Auringon säteilyteho on noin E_g.
-
Sunnuntaikosmologi sanoo:
Uskallatko veikata jotain mihin tahtiin näitä havaintoja tulee jatkossa ?
-
Sunnuntaikosmologi:
Tekstissä sanoin, että sopivia törmäyksiä tapahtuu jotain väliltä ”kerran kahdessa vuodessa kolmeen törmäykseen päivässä”.
Se, että havainto tuli melkein heti kun LIGOn herkkyyttä oli nostettu nykyiseen tarkoittaa, että on todennäköistä, että törmäysten välinen aika ei ole tuon välin yläpäässä.
Huhujen mukaan LIGO on jo tehnyt lisää havaintoja, joita ei ole vielä kokonaan analysoitu.
Sen enempää en asiasta tiedä.
-
Miguel sanoo:
Jos käytetään tuota ”meri ei ole tyyni vertausta” ja ajatellaan aaltoja meressä. Niin ensimmäisen aallon jälkeen tulee toinen, kolmas, jne, kunnes taas tasaantuu. Eikö noita havaintoja pitäisi tulla useampia peräkkäin, kunnes tasaantuu, onko nyt havaittu vain ”yksi rengas” ? Vai riittääkö tarkkuus vain yhteen havaintoon?
-
Miguel:
Tarkemmin sanottuna yhdessä aallossa on monta aallonharjaa. LIGO toki useita aallonharjoja, aallon muodon voi katsastaa täältä:
https://www.ligo.caltech.edu/image/ligo20160211a
Aluksi aallon korkeus on pieni, koska mustat aukot eivät pyöri vielä toistensa ympäri tarpeeksi vinhaan. Se kasvaa aukkojen lähestyessä ja sulautuessa toisiinsa, ja laskee sitten yhdistyneen mustan aukon asettuessa aloilleen. Tämän takia LIGOlla havaitaan vain suhteellisen pieni määrä aallonharjoja.
-
Tiedätkö onko varmuudella suljettu häiriömahdollisuuksista pois Kaliforniassa juuri noilla hetkillä tuntunut Turkin maanjäristys, tapahtui n. 15 min. aikaisemmin?
-
Eusa:
Kyllä. Ks. linkki blogimerkinnän neljännessä sanassa.
-
Eipä ollut maanjäristyksen käsivarsien pituusmuutoksia aiheuttavia värinöitä käsitelty. Selvää olisi, kun voitaisiin osoittaa ajoitusristiriita vallinneen järistyksen suhteen. Voidaanko?
-
Eusa:
Ympäristötekijöitä ei ole tuossa tekstissä eritelty, mutta siinä kerrottu, että ne on tutkittu, eikä mikään niistä selitä signaalia. Yksityiskohtia löytyy sivulla linkitetyistä tieteellisistä artikkeleista.
-
-
-
Tässä vielä laajan data-aineiston sivusto:
https://losc.ligo.org/events/GW150914/
Selvitin itse ajoitusristiriidan; jos kyseinen maanjäristys olisi tuottanutkin sopivia värinöitä shokkiaallon yhteydessä, aikaero olisi ollut sekunteja, ei 7ms.
Toivottavasti pian kuullaan uusista gravitaatioaaltohavainnoista.
-
MrKAT sanoo:
Tämä havainto siis vahvistaa useaa asiaa:
-gravitaatioaaltojen olemassaoloa
-mustien aukkojen olemassaoloa
-gravitaatioaaltojen valonnopeutta…
? -
MrKAT:
Kyllä.
-
Paluuviite: Kosmokseen kirjoitettua | Aallot ajua lisää
-
Paluuviite: Kosmokseen kirjoitettua | Painon välittäjästä
-
Paluuviite: Kosmokseen kirjoitettua | Toisen kauden kuviot
-
Paluuviite: Kosmokseen kirjoitettua | Monta roolia avoinna
-
Paluuviite: Kosmokseen kirjoitettua | Kun kuplat kohtaavat
Avaruuden tutkimuksen tulevaisuus on inisinöörityössä. Sellaisessa mitä esim. SpaceX tekee.
”Uusia arvoituksia kaivataan hiukkaskosmologian piristykseksi.” Eivätkö pimeän aineen ja energian kaltaiset haasteet tarjoa enää minkäänlaista piristystä? Vai onko ongelmana se, ettei niiden suhteen ole tapahtunut riittävästi piristävää edistymistä?
Ongelmana on se, että pimeän aineen hiukkasluonteesta ei ole juuri mitään havaintoja. Jos niitä saadaan, niin sitten pimeän aineen tutkimus pääsee eteenpäin. Toisaalta pimeäksi energiaksi tuntuu havaintojen mukaan sopivan tyhjön energia: jos havainnot osoittaisivat, että näin ei ole, niin se olisi iso askel.
Avasiko tai täsmensikö gravitaatioaaltojen havaitseminen mitenkään gravitaation hiukkastason asioita? Saiko säieteoria tai joku muu kvanttigravitaatiomalli vahvistusta teorialleen?
Ei. Kunhan lisää mustista aukoista tulevia gravitaatioaaltoja mitataan, niin voi olla, että niissä näkyy jotain eroa yleisen suhteellisuusteorian ennustuksiin.
Yleisesti ottaen säieteoreettisten rakennelmien mukaan ei odottaisi näkyvän mitään muutoksia. (Säieteoreettisia ideoitahan on monenlaisia.)
On kyllä esimerkiksi ehdotettu, että kvanttiefektien takia mustia aukkoja ei koskaan synny, aine vain lähestyy romahtamista yhä hitaammin ja hitaammin. Kaukaa katsottuna kappale näyttäisi tällöin aivan samalta kuin musta aukko, mutta törmäykset ja niiden jälkeinen paikoilleen asettuminen olisivat erilaisia. Sen mukaan siis poikkeamia yleisestä suhteellisuusteoriasta pitäisi näkyä.
En osaa sanoa, kuinka paljon tätä ideaa rajoittaa jo nyt havaitut gravitaatioaallot.
Fysiikka ei ehkä ole vielä kunnolla henkisesti toipunut suhteellisuusteorian ja erityisesti kvanttiteorian valtavasta menestyksestä. Ennen kvanttiteoriaa fysiikassa oli paljon ja monentasoisia avoimia kysymyksiä. Kvanttiteorian ja stanardimallin kehittämisen jälkeen avoimia kysymyksiä on jäljellä vain pituusskaalan ääripäissä. Kysymyksenasettelu on muuttunut tässä mielessä yksiulotteiseksi, ja muutos tapahtui vain noin 50 vuodessa.
Maailmankaikkeus ilmiöineen on monimutkainen. Miksi juuri ilmiön koko (tai energiaskaala) on niin tärkeä että se yksin riittää parametrisoimaan tunnetun fysiikan rajat? Onko väistämättä niin että tuntematon fysiikka on vain pienissä ja suurissa mittakaavoissa ja kaikki siltä väliltä tunnetaan?
Standardimallin pohjalta asiaa tarkastellen on vaikea nähdä miten vastaus voisi olla jotain muuta kuin kyllä. Kuitenkin vaikka tiedän ja hyväksyn tämän, intuitiivisesti asia ei silti tunnu minusta aivan yhtä selvältä. Taustalla on tietoisuus siitä että jos työkalu on vasara, kaikki ongelmat näyttävät nauloilta.
vuodesta 2016 taitaa tulla ihan mielenkiintoinen löytöjen osalta. https://www.newscientist.com/article/2078975-bigger-than-the-higgs-bigger-even-than-gravitational-waves/?utm_source=NSNS&utm_medium=ILC&utm_campaign=webpush&cmpid=ILC%257CNSNS%257C2015-GLOBAL-webpush-LHC
Ks. merkinnät alla. Asiassa on ainakin se hyvä puoli, että siitä saadaan tänä vuonna varmuus. Lisätietoa odotellaan tässä kuussa pidettävässä Moriondin konferenssissa.
https://www.ursa.fi/blogi/kosmokseen-kirjoitettua/toisen-kauden-kummajainen/
https://www.ursa.fi/blogi/kosmokseen-kirjoitettua/rajankayntia/
Vastaukset viipyivät, koska blogialustassa ollleen teknisen vian takia en saanut tietoja siitä, että merkintään oli tullut kommentteja.
Syksy Räsänen:
”On kyllä esimerkiksi ehdotettu, että kvanttiefektien takia mustia aukkoja ei koskaan synny, aine vain lähestyy romahtamista yhä hitaammin ja hitaammin. Kaukaa katsottuna kappale näyttäisi tällöin aivan samalta kuin musta aukko, mutta törmäykset ja niiden jälkeinen paikoilleen asettuminen olisivat erilaisia. Sen mukaan siis poikkeamia yleisestä suhteellisuusteoriasta pitäisi näkyä.”
Olisiko täsmällisempää ajatella, että poikkeamia pitäisi silloin näkyä yleisen suhteellisuusteorian tunnettujen metristen ratkaisujen suhteen? Eikö voisi olla olemassa esim. yleisen suhteellisuusteorian eräänä ratkaisuna perturbatiivinen metriikka, jonka mukaan läpäistävää tapahtumahorisonttia ei synny ja olisi yhteensopiva kvanttimekaniikan kanssa?
Ensimmäinen virkkeesi viittaa juuri mainitsemiini poikkeamiin yleisestä suhteellisuusteoriasta. Perturbatiivisesti ongelmaa ei voi ratkaista, koska kehitys ei ole koko aikaa lähellä yhtä yksinkertaista ratkaisua, vaan kappaleet kehittyvät merkittävästi törmätessään.