A szeptemberi bekapcsolást követően a LIGO kettős obszervatórium - a lézerinterferométer gravitációs hullámú obszervatóriumok Hanfordban, Washingtonban és Livingstonban, Louisiana - egyidejűleg észlelte két fekete lyuk összeolvadását az első munkamenet során, bár érzékenységüket a lehetséges. A 2015. szeptember 14-én felfedezett két fekete lyuk 36 és 29 napelemes tömegének, valamint a 2015. december 26-án felfedezett 14 és 8 napelemes tömegű fekete lyukak összeolvadása biztosította az első határozott és közvetlen megerősítést a gravitációs hullámok fennállásáról. Egy évszázad telt el ahhoz, hogy ezt megcsináljuk. Végül a technológia képes volt az elmélet kipróbálására és megerősítésére.
De ezeknek a hullámoknak a felfedezése még csak a kezdet: egy új korszak kezd csillagászatban. 101 évvel ezelőtt Einstein a gravitáció új elméletét terjesztette elő: az általános relativitáselméletet. Ezzel együtt jött a felismerés: a távoli tömegek nem vonzanak hasonlókat azonnal az egész világegyetemben, az anyag és az energia jelenléte deformálja a tér-idő szövetét. A gravitáció teljesen új képe sok váratlan következményt hozott magával, beleértve a gravitációs lencsét, a bővülő univerzumot, a gravitációs időtágulást és - amint azt most már biztosan tudjuk - egy új típusú sugárzás létezését: a gravitációs hullámokat. Amikor a tömegek a térben mozognak vagy gyorsulnak egymással szemben, maga a tér reakciója hullámokat okoz. Ez a fodrozódás a fénysebességgel mozog az űrben, és ennek eredményeként esik detektorokba,gravitációs hullámok segítségével tájékoztat a távoli eseményekről.
A legegyszerűbb az erős jeleket kibocsátó objektumokat észlelni, nevezetesen:
- nagy tömegek, - kis távolságra helyezkednek el egymás között, - gyorsan forog, Promóciós videó:
- jelentősen változó pályákkal.
A legjobb jelöltek nyilvánvalóan ütköznek, összeomlanak olyan tárgyakat, mint a fekete lyukak és a neutroncsillagok. Nem szabad elfelejtenünk azt a gyakoriságot is, amellyel ezeket az objektumokat észlelhetjük, amely nagyjából megegyezik az érzékelő útjának hosszával (karhossz és a visszaverődések számának hányadosa) osztva a fény sebességével.
A LIGO négy kilométer hosszú, több ezer fényvisszaverődésű karjával láthat tárgyakat milliszekundum tartományban. Ez magában foglalja a fekete lyukak és a neutroncsillagok összeolvadását az egyesülés végső szakaszában, valamint az egzotikus eseményeket, mint például a fekete lyukak vagy a neutroncsillagok, amelyek nagy anyagrészt és gurgolt fogyasztanak, és gömbösebbé válnak. Az erősen aszimmetrikus szupernóva gravitációs hullámot is létrehozhat; a magösszeomlás valószínűleg nem érinti a gravitációs hullámdetektorokat, a közeli fehér törpe csillagok összeolvadása jó eséllyel lehetséges.
Már láttuk a fekete lyukak és a fekete lyukak egyesülését, és mivel a LIGO javul, indokolt feltételezni, hogy az elkövetkező néhány évben a csillagok tömegének (néhány-tól száz száz napenergiától számítva) első lyukainak becslése lesz. A LIGO-nak meg kell találnia a neutroncsillagok és a neutroncsillagok egyesülését is; Amikor az obszervatóriumok elérik a tervezett érzékenységet, akkor havonta három-négy eseményt fognak megfigyelni, ha az egyesülés gyakoriságára és a LIGO érzékenységre vonatkozó becslésünk helyes.
Az aszimmetrikus szupernóvák és az egzotikus neutronlyukak robbantása rendkívül érdekes lesz felismerni (ha lehetséges, mert úgy vélik, hogy ezek ritka események). De a legnagyobb áttörést több detektorral kell elvárni. Amikor az olaszországi VIRGO-detektor működni kezd, valódi helymeghatározás lesz lehetséges a háromszögelésen keresztül: pontosan meg tudjuk határozni, hogy az események hol fordulnak elő az űrben, majd elvégezzük az optikai méréseket. A VIRGO-t gravitációs hullámú interferométerek követik Japánban és Indiában. Néhány év múlva a gravitációs hullám ég látomásunk új szintre fog kerülni.
A legnagyobb sikerünk akkor kezdődik, ha gravitációs hullám ambícióinkat az űrbe hozzuk. Az űrben nem korlátozódik a szeizmikus zajra, a teherautó-ütközésekre vagy a lemeztektonikára; csak egy csendes térvákuum a háttérben. Nem korlátozza a Föld görbülete, az obszervatóriumi karok lehetséges hossza; el lehet indítani az obszervatóriumot a Földtől távolabb, vagy akár a Nap körüli pályára. Az objektumokat nem milliszekundumban, hanem másodpercekben, napokban, hetekben vagy hosszabb ideig is mérhetjük. A gravitációs hullámokat a szupermasszív fekete lyukakból fedezhetjük fel, beleértve az univerzum legnagyobb ismert tárgyait.
Végül, ha egy elég nagy és érzékeny űrmegfigyelő intézetet felépítünk, láthatjuk a magát a Nagyrobbanást megmaradó gravitációs hullámokat. Közvetlenül észlelhetjük a kozmikus infláció gravitációs perturbációit, és nem csak megerősíthetjük kozmikus eredetünket, hanem bizonyíthatjuk, hogy maga a gravitáció a természet kvantumereje. Végül is ezek az inflációs gravitációs hullámok nem jelenhetnek meg, ha a gravitáció nem volt kvantummező.
Jelenleg folyamatban van a vita arról, hogy a NASA missziója miként prioritást élvez a 2030-as években. Noha sok jó küldetést kínálnak, érdemes megjegyezni egy űr alapú gravitációs hullámú obszervatórium felépítését a Nap körüli pályára. Megvan a technológia, bebizonyítottuk annak működőképességét, megerősítettük a hullámok meglétét. A gravitációs hullámcsillagászat jövőjét csak az korlátozza, amit maga az univerzum tud nyújtani nekünk, és mennyit költenek rá. Az új korszak virágzása már megkezdődött. Továbbra is felmerül a kérdés, hogy mennyire ragyog majd ez a csillagászat új területe.
ILYA KHEL