Het meten van gravitatie golven door middel van pulsars

Transcriptie

1 Het meten van gravitatie golven door middel van pulsars 6 november 2009

2 Inleiding In deze presentatie: Ruimtetijd Gravitatie golven Pulsars Indirect gravitatie golven waarnemen Direct gravitatie golven waarnemen Samenvatting

3 Ruimtetijd Ruimte is gekoppeld aan tijd Deze wordt gekromd door objecten met massa Zwaartekracht is kromming van de ruimtetijd

4 2-D analogie Rubberdoek met bal 2 mieren met een stok er tussen lopen naast elkaar in een rechte lijn Mieren buigen af door kromming

5 Gravitatie golven Verandering in kromming ruimtetijd Ontstaat door vernellende massa Beweging mag niet cylindrisch of spherisch symetrisch zijn Object zendt energie uit door gravitatiestraling Vergelijkbaar met electromagnetische straling Als je een electron afremt kan het een foton uitzenden loodrecht op de versnelling Als golf passeert veranderen de afstanden tussen objecten ritmisch Moeilijk waarneembaar, de afstanden in onze ogen en meetobjecten veranderen mee

6 Eigenschappen van gravitatie golven Voortplantingssnelheid c Golflengte λ Frequentie f Net als bij licht geldt: c = λf Verschillende polarisaties Amplitude h + en h x geeft de factor van de uitrekking en sammenrekking Amplitudes gravitatiegolven 10 20

7 Pulsars Neutronenster Radiostraling magnetische polen Hoek tussen rotatie-as en magnetische-as zorgt voor vuurtoren effect Aarde in baan van bundel Frequentie 1 tot 10 3 Hz

8 Afbeelding pulsar

9 Binair systeem met pulsar Pulsar in binair systeem met andere ster Door afname energie wordt afstand tussen de sterren kleiner Sterren draaien door wetten van kepler sneller om elkaar heen de dt 1 r 5 met E de uitgezonden energie van het systeem en r de afstand tussen de sterren Het systeem zendt nog meer gravitatiestraling uit als r afneemt Gevolg: de twee sterren spiralen steeds sneller in en botsen uiteindelijk

10 Afname afstand De verwachtte verandering in de afstand tussen de twee sterren is alsvolgd: dr dt = 64 (m 1 m 2 )(m 1 + m 2 ) 5 c 5 r 3 Met r de afstand tusen objecten, G de gravitatieconstante c de lichtsnelheid en m 1 en m 2 de massa s van de twee objecten G 3 Merk op: dr dt 1 r 3 Neem voor m 1 en m 2 de zon en de aarde: r neemt af met orde meter per jaar Neem voor m 1 en m 2 neutronensterren en r = km: r neemt af met 116 meter per jaar

11 Taylor en Husle Pulsar in binair systeem met andere ster Dopler verschuiving van radiopulsen hierdoor wisten ze snelheid en de periode waarmee de sterren om elkaar draaiden Daardoor koneden ze r berekenen r en de periode nam af zoals verwacht zou worden door gravitatiestraling Taylor en Husle ontvingen in 1993 de nobelprijs

12 Direct waarnemen Pulsars zijn hele presieze klokken Gravitatie golven zorgen voor een tijdelijke variatie in de frequentie Door de frequentie van veel verschillende pulsars tegelijk te meten kan een gravitatie golf worden waargenomen Dit is nog niet gelukt

13 Conclusie en samenvatting Gravitatie golven zijn rimpelingen in de ruimtetijd D.m.v. binair systeem van pulsar met andere ster kunnen indirect gravitatie golven worden waarnemen D.m.v. het meten van variaties in de frequentie van verschillende pulsars kunnen waarschijnlijk direct gravitatie golven worden waargenomen.

14 Vragen?