Het meten van gravitatie golven door middel van pulsars
advertisement
Het meten van gravitatie golven door middel van pulsars Tamar Huygen 6 november 2009 Tamar Huygen Het meten van gravitatie golven door middel van pulsars Inleiding In deze presentatie: I Ruimtetijd I Gravitatie golven I Pulsars I Indirect gravitatie golven waarnemen I Direct gravitatie golven waarnemen I Samenvatting Tamar Huygen Het meten van gravitatie golven door middel van pulsars Ruimtetijd I Ruimte is gekoppeld aan tijd I Deze wordt gekromd door objecten met massa I Zwaartekracht is kromming van de ruimtetijd Tamar Huygen Het meten van gravitatie golven door middel van pulsars 2-D analogie I Rubberdoek met bal I 2 mieren met een stok er tussen lopen naast elkaar in een rechte lijn I Mieren buigen af door kromming Tamar Huygen Het meten van gravitatie golven door middel van pulsars Gravitatie golven I Verandering in kromming ruimtetijd I Ontstaat door vernellende massa I Beweging mag niet cylindrisch of spherisch symetrisch zijn I Object zendt energie uit door gravitatiestraling I Vergelijkbaar met electromagnetische straling I Als je een electron afremt kan het een foton uitzenden loodrecht op de versnelling I Als golf passeert veranderen de afstanden tussen objecten ritmisch I Moeilijk waarneembaar, de afstanden in onze ogen en meetobjecten veranderen mee Tamar Huygen Het meten van gravitatie golven door middel van pulsars Eigenschappen van gravitatie golven I Voortplantingssnelheid c I Golflengte λ I Frequentie f I Net als bij licht geldt: c = λf I Verschillende polarisaties I Amplitude h+ en hx geeft de factor van de uitrekking en sammenrekking I Amplitudes gravitatiegolven ∼ 10−20 Tamar Huygen Het meten van gravitatie golven door middel van pulsars Pulsars I Neutronenster I Radiostraling magnetische polen I Hoek tussen rotatie-as en magnetische-as zorgt voor vuurtoren effect I Aarde in baan van bundel I Frequentie ∼ 1 tot 103 Hz Tamar Huygen Het meten van gravitatie golven door middel van pulsars Afbeelding pulsar Tamar Huygen Het meten van gravitatie golven door middel van pulsars Binair systeem met pulsar I Pulsar in binair systeem met andere ster I Door afname energie wordt afstand tussen de sterren kleiner I Sterren draaien door wetten van kepler sneller om elkaar heen I 1 dE ∝ 5 dt r met E de uitgezonden energie van het systeem en r de afstand tussen de sterren I Het systeem zendt nog meer gravitatiestraling uit als r afneemt I Gevolg: de twee sterren spiralen steeds sneller in en botsen uiteindelijk Tamar Huygen Het meten van gravitatie golven door middel van pulsars Afname afstand De verwachtte verandering in de afstand tussen de twee sterren is alsvolgd: dr 64 G 3 (m1 m2 )(m1 + m2 ) =− dt 5 c5 r3 Met r de afstand tusen objecten, G de gravitatieconstante c de lichtsnelheid en m1 en m2 de massa’s van de twee objecten dr dt ∝ 1 r3 I Merk op: I Neem voor m1 en m2 de zon en de aarde: r neemt af met orde 10−13 meter per jaar I Neem voor m1 en m2 neutronensterren en r = 189.000 km: r neemt af met 116 meter per jaar Tamar Huygen Het meten van gravitatie golven door middel van pulsars Taylor en Husle I Pulsar in binair systeem met andere ster I Dopler verschuiving van radiopulsen I hierdoor wisten ze snelheid en de periode waarmee de sterren om elkaar draaiden I Daardoor koneden ze r berekenen I r en de periode nam af zoals verwacht zou worden door gravitatiestraling I Taylor en Husle ontvingen in 1993 de nobelprijs Tamar Huygen Het meten van gravitatie golven door middel van pulsars Direct waarnemen I Pulsars zijn hele presieze klokken I Gravitatie golven zorgen voor een tijdelijke variatie in de frequentie I Door de frequentie van veel verschillende pulsars tegelijk te meten kan een gravitatie golf worden waargenomen I Dit is nog niet gelukt Tamar Huygen Het meten van gravitatie golven door middel van pulsars Conclusie en samenvatting I Gravitatie golven zijn rimpelingen in de ruimtetijd I D.m.v. binair systeem van pulsar met andere ster kunnen indirect gravitatie golven worden waarnemen I D.m.v. het meten van variaties in de frequentie van verschillende pulsars kunnen waarschijnlijk direct gravitatie golven worden waargenomen. Tamar Huygen Het meten van gravitatie golven door middel van pulsars Vragen? Tamar Huygen Het meten van gravitatie golven door middel van pulsars
