Fange Sonic Wisps af Cataclysmic Mayhem

Fange Sonic Wisps af Cataclysmic Mayhem

Det følgende er et uddrag fra Black Hole Blues og andre sange fra det ydre rum , af Janna Levin. Bemærk, at LIGO opdagede gravitationsbølger den 14. september 2015, da denne bog var i sin sidste fase. Levin adresserer opdagelsen i epilogen. Du kan også høre mere om fundet i dette Molecular Conceptor-segment .

Et eller andet sted i universet støder to sorte huller sammen - så tunge som stjerner, så små som byer, bogstaveligt talt sorte (det fuldstændige fravær af lys) huller (tomme huler). Bundet af tyngdekraften løber de sorte huller sammen i deres sidste sekunder gennem tusindvis af omdrejninger omkring deres endelige berøringspunkt, hvor de samler rum og tid, indtil de styrter sammen og smelter sammen til et større sort hul, en begivenhed, der er stærkere end nogen anden siden oprindelsen af universet, der udsender mere end en billion gange kraften af ​​en milliard sole. De sorte huller støder sammen i fuldstændig mørke. Ingen af ​​den energi, der eksploderer fra kollisionen, kommer ud som lys. Intet teleskop vil nogensinde se begivenheden.



Denne overflod af energi udgår fra de sammensmeltende huller i en ren gravitationsform, som bølger i form af rumtid, som gravitationsbølger. En astronaut, der svævede i nærheden, ville intet se. Men den plads hun optog ville ringe, deformere hende, klemme og strække sig. Hvis den er tæt nok på, kan hendes høremekanisme vibrere som reaktion. Hun ville høre bølgen. I tomt mørke kunne hun høre rumtiden ringe. (Spærer død af sort hul.) Gravitationsbølger er som lyde uden et materielt medium. Når sorte huller støder sammen, giver de en lyd.

Intet menneske har nogensinde hørt lyden af ​​en gravitationsbølge. Intet instrument har ubestrideligt optaget et. At rejse fra nedslaget så hurtigt som lyset til Jorden kan tage en milliard år, og på det tidspunkt, hvor gravitationsbølgen kommer fra kollisionen med det sorte hul til denne planet, er lyden fra styrtet umærkeligt svag. Svagere end det. Mere støjsvag, end det kan beskrives med konventionelle superlativer. På det tidspunkt, hvor gravitationsbølgen kommer hertil, vil ringningen af ​​rummet involvere relative ændringer i afstanden til bredden af ​​en atomkerne over en strækning, der kan sammenlignes med spændvidden af ​​tre Jorder.

En kampagne for at optage himlen begyndte for et halvt århundrede siden. Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) er til dato den dyreste virksomhed nogensinde finansieret af National Science Foundation (NSF), et uafhængigt føderalt agentur, der støtter grundlæggende videnskabelig forskning. Der er to LIGO-observatorier, det ene i Hanford, Washington, og det andet i Livingston, Louisiana. Hver maskine rammer 4 kvadratkilometer. Med integrerede omkostninger på over en milliard dollars og et internationalt samarbejde mellem hundredvis af videnskabsmænd og ingeniører er LIGO kulminationen på hele karrierer og årtiers teknologisk innovation.

Maskinerne blev taget offline i løbet af de sidste par år for en opgradering af deres avancerede detektionsfunktioner. Alt blev skiftet ud, men intet - vakuumet - fortalte en af ​​eksperimenterne mig. I mellemtiden er beregninger og beregninger i gang i grupper over hele verden for at udnytte forudsigelser af universet, når det er mest støjende. Teoretikere bruger de mellemliggende år på at designe dataalgoritmer, til at bygge databanker, til at udtænke metoder til at udvinde mest muligt ud af instrumenterne. Mange videnskabsmænd har investeret deres liv i det eksperimentelle mål at måle 'en ændring i afstand, der kan sammenlignes med mindre end et menneskehår i forhold til 100 milliarder gange verdens omkreds.'

Black Hole Blues og andre sange fra det ydre rum

Købe

I de forhåbentlig rigelige år, der følger efter en første detektering, er ambitionen, at jordbaserede observatorier skal optage lyden af ​​katastrofale astronomiske begivenheder fra mange retninger og fra forskellige afstande. Døde stjerner støder sammen, og gamle stjerner eksploderer, og big bang skete. Alle former for voldsomt kaos kan ringe rumtid. I løbet af observatoriernes levetid vil videnskabsmænd rekonstruere et klingende uenigt partitur til at akkompagnere den stumfilm, menneskeheden har kompileret af universets historie ud fra stillbilleder af himlen, en række frosne snapshots taget i løbet af de sidste fire hundrede år siden Galileo første gang pegede et råt teleskop mod Solen.

Jeg følger dette monumentale eksperimentelle forsøg på at måle subtile skift i form af rumtid, dels som en videnskabsmand, der håber at yde et bidrag til et monolitisk område, dels som en neofyt, der håber at forstå en ukendt maskine, dels som en forfatter, der håber at dokumentere de første menneskeligt fremskaffede optegnelser om nøgne sorte huller. Efterhånden som det globale netværk af tyngdekraftsobservatorier nærmer sig det sidste stykke af dette løb, bliver det sværere at vende opmærksomheden væk fra løftet om opdagelse, selvom der stadig er dem, der stærkt tvivler på udsigterne til succes.

Under mørket af en kontroversiel begyndelse og modstand fra magtfulde videnskabsmænd, alvorlige interne kampe og besværlige teknologiske dilemmaer kom LIGO sig og voksede, ramte fremskrivninger og eskalerede i kapacitet. Fem årtier efter, at den eksperimentelle ambition begyndte, er vi på tærsklen til, at en kolossal maskine styrter ned i en snert af en lyd. En idé udløst i 1960'erne, et tankeeksperiment, en morsom haiku, er nu en ting af metal og glas. Advanced LIGO begyndte at optage himlen i efteråret 2015, et århundrede efter Einstein offentliggjorde sin matematiske beskrivelse af gravitationsbølger. Instrumenterne bør nå optimal følsomhed inden for et år eller to, måske tre. Den tidlige generation af maskiner beviste konceptet, men succes er stadig aldrig garanteret. Naturen overholder ikke altid. De avancerede maskiner vil låse på og tolerere justeringer og rettelser og kalibreringer og vente på, at der sker noget ekstraordinært, mens forskerne skubber deres tvivl til side og presser mod mål.

Så meget som denne bog er en krønike af gravitationsbølger – en lydlig optegnelse af universets historie, et soundtrack, der matcher stumfilmen – så er den en hyldest til en quikotisk, episk, rystende eksperimentel bestræbelse, en hyldest til et fjols ambition. .


Tilpasset fra Black Hole Blues og andre sange fra det ydre rum af Janna Levin,copyright  © 2016 af Janna Levin. Udgivet efter aftale med Alfred A. Knopf, et aftryk af The Knopf Doubleday Publishing Group, en afdeling af Penguin Random House LLC.