naukanewsWiadomość główna

Po raz pierwszy wykryto fale grawitacyjne

Pomimo tego, że istnienie fal grawitacyjnych zostało zaproponowane sto lat temu przez Alberta Einsteina, do tej pory, pomimo wielu lat badań, nigdy nie udało się ich zaobserwować, a przez to potwierdzić ich istnienia. Aż do teraz.

Już jakiś czas temu można było natknąć się na informacje, że naukowcom biorącym udział w programie Laserowego Interferometru do Obserwacji Fal Grawitacyjnych (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory – LIGO) udało się zaobserwować fale grawitacyjne, ale zespół oficjalnie nabrał wody w usta i zapowiedział tylko konferencję prasową, która odbyła się dziś po południu. I dziś po południu, po potwierdzeniu wyników, naukowcy z zespołu LIGO Scientific Collaboration ogłosili, że udało im się zaobserwować fale grawitacyjne. Dokładnie 14 września ubiegłego roku o godzinie 5:51 nad ranem amerykańskiego czasu wschodniego. Potwierdziły to przez oba detektory LIGO, które znajdują się w stanach Luizjana i Waszyngton oraz europejski detektor Virgo. Ich źródłem była kolizja dwóch masywnych czarnych dziur, która zdarzyła się 1,3 miliarda lat temu.

Ale czym właściwie są fale grawitacyjne i dlaczego potwierdzenie ich istnienia jest tak istotne? Według teoretycznych założeń są one koncentrycznymi zmarszczkami, które ściskają i rozciągają czasoprzestrzeń, a wywoływane są przez ruchy masywnych obiektów.

Niestety ich oddziaływanie na otoczenie jest bardzo małe, przez co dysponując współczesną technologią można wykryć tylko te fale grawitacyjne, które powstały w wyniku zdarzeń o ogromnej skali, takich jak na przykład kolizje masywnych gwiazd, czy, jak właśnie w wykrytym przypadku, ogromnych czarnych dziur. Ale to i tak nie jest łatwe, ponieważ, z samej swojej natury, fale grawitacyjne powodują, że oscyluje sama czasoprzestrzeń, a wraz z nią cała aparatura. Na szczęście jest jedna rzecz stałą rzecz, którą można posłużyć się do wykrycia takiej „zmarszczki” w czasoprzestrzeni. Jest nią prędkość światła.

Właśnie ją wykorzystano do budowy interferometrów laserowych, dwóch amerykańskich LIDO oraz europejskiego Virgo. Składają się one z prostopadłych ramion o długości kilku kilometrów, do których kierowany jest promień lasera. Promień ten jest rozdzielany na dwa, oba odbijają się setki razy, każdy w innym ramieniu detektora, a następnie mają spotkać w jednym punkcie. Jeśli dwa rozdzielone wcześniej promienie znoszą się wzajemnie, oznacza to, że niczego nie wykryto. Jeśli jednak przestają się wzajemnie znosić, oznacza to, że jedno z ramion detektora, na krótką chwilę, zostało „wydłużone” lub „ściśnięte” przez falę grawitacyjną.

Brzmi w miarę prosto, w rzeczywistości naukowcy przez lata próbowali zastosować ten sposób do obserwacji fal grawitacyjnych. Do tej pory jednak nie było to możliwe, ponieważ aparatura nie była wystarczająco czuła – detektory LIDO zostały po raz pierwszy uruchomione w 2002 roku, ale w ciągu ośmiu lat pracy nie udało się im się niczego wykryć. Jednak w ciągu ostatnich sześciu lat laserowe interferometry biorące udział w eksperymencie przeszły gruntowane zmiany, a pracę wznowiono jesienią ubiegłego roku. I, jak dowiedzieliśmy się dziś, niewiele później zaobserwowały swoją pierwszą falę grawitacyjną.

Fakt, że udało się zaobserwować fale grawitacyjne jest nie tylko potwierdza kolejny z aspektów Teorii Względności, ale też otwiera całkowicie nowe pole obserwacji wszechświata, poza widmem elektromagnetycznym i niezależnie od niego. Możliwe, że uda się dzięki nim dowiedzieć czegoś więcej na przykład na temat takich obiektów jak czarne dziury czy gwiazdy neutronowe. Obserwacja fal grawitacyjnych pozwoli też w nowy sposób spojrzeć na początki wszechświata, wszak Wielki Wybuch wygenerował fale, których ślady istnieją do dziś.

Zdjęcie: Flickr/NASAblueshift


podobne treści