Vedci druhýkrát pozorovali gravitačné vlny

Jeden z najväčších tohtoročných vedeckých úspechov a zároveň horúci kandidát na Nobelovu cenu za fyziku je objav gravitačných vĺn.

Vedci o ňom informovali začiatkom februára. Už vtedy sa šepkalo, že experiment LIGO zachytil aj ďalšie signály, no bolo ich treba ešte dôkladne preveriť.

Minulý týždeň publikovali fyzici článok, ktorý oficiálne potvrdil druhú úspešnú detekciu. Vyšiel v časopise Physical Review Letters.

Stručne si pripomeňme, o čo ide. Gravitačné vlny vznikajú pri istých druhoch pohybu – napríklad pri vzájomnom obehu dvoch telies. Bežne, napríklad pri obehu Mesiaca okolo Zeme, sú tieto vlny nepredstaviteľne slabé.

Zdrojom merateľných gravitačných vĺn bývajú dva mimoriadne masívne objekty (násobky hmotnosti Slnka) v tesnej blízkosti (rádovo desiatky až stovky kilometrov), teda napríklad systém dvoch čiernych dier.

Vyžarovaním energie sa čierne diery približujú a ich obeh sa zrýchľuje – ako keď krasokorčuliarka pripaží ruky. Vyžarovanie sa tak neustále zosilňuje, maximum dosiahne pred zrážkou.

Prečítajte si

Vedci oznámili objav gravitačných vĺn, o Nobelovej cene za fyziku je asi rozhodnuté

Gravitačné vlny

Gravitačné vlny sú časopriestorová deformácia, ktorá sa šíri rýchlosťou svetla. Keď dorazí na Zem, spôsobí opakované natiahnutie a skrátenie ramien experimentálneho zariadenia – v prípade dosť silných vĺn dokážeme jav pozorovať. Jeden a pol miliardy rokov po zrážke čiernych dier sme tak ucítili slabý, asi sekundový záchvev až na Zemi.

Tento signál nie je iba jednoduché pípnutie, ale sofistikovaný prechod medzi frekvenciami 35 až 450 Hz, v ktorom sú zakódované mnohé informácie o zrážke, čo ho vyvolala. Vďaka následnej analýze tak vieme napríklad povedať, že pôvodné čierne diery mali hmotnosti 7- a 14-násobkov nášho Slnka, výsledná čierna diera bola 20-násobne ťažšia. 

Štrnásť plus sedem je 21, nie 20, no nie je to chyba. Hmotnosť jedného Slnka sa vyžiarila vo forme energie, podľa vzorca E = mc². Pri atómovej bombe, ktorú zhodili na Hirošimu, došlo k rádioaktívnej premene, pri ktorej sa menej ako gram hmoty zmenil na energiu.

Hmotnosť Slnka v gramoch má 33 cifier a takéto množstvo atómových bômb zodpovedá vyžiarenej energii pri zrážke čiernych dier – nečudo, že sa dá zachytiť aj na takú diaľku.

Kerrove čierne diery

Oproti prvej detekcii gravitačných vĺn má pozorovaný systém iba tretinovú hmotnosť, no je zaujímavý tým, že jedna z čiernych dier výrazne rotovala. Takéto čierne diery volajú experti Kerrove a sú zaujímavé z dvoch dôvodov.

Nad hranicou, z ktorej niet návratu, existuje oblasť zvaná ergosféra, v ktorej sa dá extrahovať energia čiernej diery – hypoteticky obrovský zdroj energie pre vyspelé civilizácie. Zároveň v okolí prstencovej singularity v strede čiernej diery, teda oblasti, odkiaľ už návratu niet, je teoreticky možné cestovať v čase.

Experiment LIGO úspešne odštartoval novú éru vesmírneho výskumu. Čierne diery nepochybne patria medzi najzaujímavejšie objekty, aké sme zatiaľ objavili. Tento úspech by mal osmeliť vznik ďalších experimentov, ktoré budú citlivejšie a schopné zachytávať gravitačné vlny na týždňovej či dokonca dennej báze.

Dostupné z: DOI:http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.241103