Livet på jorden kan tacka sina lyckliga stjärnor för Jupiter och Saturnus

Paul Sutter är en besökande forskare vid Ohio State University Center for Cosmology och AstroParticle Physics (CCAPP). Sutter är också värd för podcasterna Fråga en Spaceman och RealSpace, och YouTube-serien Utrymme i ditt ansikte. Sutter bidragit till denna artikel till ProfoundSpace.orgs expertröst: Op-Ed & Insights

Har du någonsin velat nå ut långt ifrån och bara ... slap någon? Vanligtvis är det ganska svårt, men om du står i något vatten är det inte så svårt. Du slår vattnet, vattnet gör en våg, vågen reser till din motståndare och det slår för dig.

Det behöver inte heller vara vatten. Du kan också göra det i luften, även om det inte är mycket effektivt. [Jakten på gravitationsvågor: fullständig täckning]

Och du kan göra det i ett perfekt vakuum.

Nyckeln här är rymdtidens karaktär. Jag har diskuterat innan rymdtidens betydelse - hur rymden och tiden förenas i ett enda tyg som sträcker sig över evigheten i fyra dimensioner. Det var den magi som gjorde det möjligt för Albert Einstein att utveckla sin teori om speciell relativitet. Men för att göra speciell relativitet mer generell, var Einstein tvungen att göra ett nytt steg: Rumstiden är inte bara ett stadium, fast och unmoving, en bakgrund för alla partiklar och krafter att leka på.

Generell relativitet är rymdtid dynamisk. Scenen är också en skådespelare! Det kan varpa och vrida, böj och böj. Det kan våg. Det svarar på närvaro av materia och energi, och kan påverka uppförande av samma materia och energi, exakt som möjligt. Rumstiden är a sak.

Rymdtid är inte ett trägolv; det är en trampolin. Det böjer och kurvor under dig, och den böjningen påverkar rörelsen av saker runt dig. Fortsätt: Stå i mitten av en studsmatta och få några vänner att rulla några bollar runt. Titta på hur deras banor kurvor. Grattis - du är en levande, andas generell relativitet demo.

Precis som alla andra dynamiska saker, som vatten eller luft, tillåter rymdtid vågor att gå igenom den. Men vågor av Vad?

Tja, vågvågor är vågor av vatten. Luftvågor är gjorda av luft. Rumstidsvågor är gjorda av ... du gissade det: rymdtid!

Jag känner behovet av att notera att detta är en stor förutsägelse för generell relativitet, och kommer aldrig att uppstå i ren Newtonian gravitation. Faktum är att jag är ganska säker på att Isaac Newton skulle få dig i fängelse för att även nämna det.

Du kan tänka på en våg som störning i både tid och rum. Flyta på en plats i havet, och du kommer bob upp och ner med varje passande vapen. Ta en bild av havet från din penthouse balkong, ett ögonblick fryst i tid, och du kan se vågmönstret sträcka sig till horisonten.

Men om du gör din björnperspersonation ("David Buoy?") I mitten av vattnet märker du att om det inte finns en ström som drar dig runt, kommer du faktiskt stanna mer eller mindre på en plats. Bobbing upp och ner, ja, men alltid tillbaka till var du började. Vågor överför inte grejer; de överför energi.

Det är det som möjliggör slapping. Vågorna som bryter på en strandlinje är resultatet av avlägsna väderliga stormar som slår mot vattnet eller avlägsna vindar som borstar över ytan. Du kan inte se stormen, men det får fortfarande överföra en del av sin energi till dig.

Och gravitationsvågor (notera här, de är inte "gravitation vågor"; det namnet togs innan den allmänna relativiteten fick gå) är liknande. De gör dig bob upp och ner. Ja, nästan. Det är mer som in och ut. Eller stretchy-squeezy, som rymdtid spelar med kitt. När en gravitationsvåg passerar genom dig blir du bokstavligen utsträckt och krossad, om och om igen.

Men hur kan en enkel krusning i rymdtid påverka dig så? Vilken kraft använder den? Det använder gravitation, för det är vad gravitationen är är: böjning och vridning av rymdtid. Och om rymdtid vinklar, kommer du att jiggla.

Det är ganska lätt att göra en gravitationsvåg. Bara flytta runt. Se? Jag sa att det var lätt! Men för att göra en till och med knappt väsentlig, hjälper det att vara tung. Gilla svarthål tung. [Sökningen efter Gravitationsvågor (Galleri)]

Ett svart hål sitter bara där och tänker sitt eget företag, kommer inte att göra vågor, precis som du står i mitten av en pool kommer det inte. Men om det svarta hålet börjar röra sig - säg genom att spiralisera på en kollisionskurs med en släkting - det kommer att ringa rymdtid som en klocka.

Dessa vågor reser genom rymdtid vid ljusets hastighet, så småningom tvättning över jorden. Men även stora vågor från de mest kraftfulla händelserna i universum är ytterst tuffa att hitta. Jag menar, det är inte som du eller jag känner mig kontinuerligt längre och kortare minut i minut. Du kanske känner dem, om de var tillräckligt starka - eller om du hade otur att komma nära fusionshändelsen - men även tungorna i vårt universum gör bara de bäst i rymdtidbrisen.

Det är inte som vi inte redan har sett bevis för gravitationella vågor. 1993 Nobelpriset i fysik utdelades för indirekt detektering av dessa vågor: en pulsar som kretsar en neutronstjärna, förlorar kontinuerligt energi genom att vifta rymdtiden under dem, vilket får dem att sakta falla samman.

Vad vi hoppas på med experiment som Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) är att direkt observera gravitationella vågor som de slosh på jorden. Föreställ dig alla fantastiska händelser som händer i kosmos: svarta hål kolliderar, massiva stjärnor spränger, även de svagaste viskar från universums tidigaste momenter.Men höljde sig bakom täta lager av ogenomtränglig gas eller begravdes djupt i kosmisk tid, är de oåterkalleliga, otillgängliga för traditionell astronomi. Men vågorna kvarstår.

Möjligheten att direkt se gravitationsvågor skulle ta blinders av ett av de sista stora fönstren in i universum, så att vi kan studera gravitationens grundämnen i några av de mest extrema hörnen av kosmos. Vilka underverk kommer att uppenbaras för oss? Vilka nya mysterier kommer att konfrontera och förvirra oss?

Himlen ovanför oss ringer från cacophonyen av oräkneliga klockor, var och en med en unik signatur från händelsen som skapade den. Dessa vågor tvättar över oss och genom oss, subtilt och försiktigt böjning av rymdtid under våra fötter och i våra kroppar.

Någonstans ut i djupt utrymme försöker ett svart hål att slå dig. Försiktigt, caressingly, men slår du ändå. Känner du det?