Száz évvel azután, hogy Einstein megjósolta az általános relativitáselméletben, csütörtökön Washingtonban bejelentették, hogy felfedezték a gravitációs hullámokat. A régóta várt óriási horderejű bejelentés jelentőségét az is aláhúzza, hogy a közleményt, melyben a tavaly szeptemberi megfigyelésről beszámolnak, több mint ezer kutató jegyzi 16 országból, köztük hazánkból.
hirdetés
– Hölgyeim és uraim, detektáltuk a gravitációs hullámokat! Megcsináltuk! – jelentette be leplezetlen örömmel Dave Reitze, a LIGO asztrofizikai obszervatórium vezetője a National Science Foundation (Nemzeti Tudományos Alapítvány) magyar idő szerint csütörtök délután fél 5-kor kezdődött, a tudományos körökben nagy izgalommal várt sajtótájékoztatóján.
A LIGO mindkét obszervatóriumában szinte egyidőben észlelték a téridő apró "fodrozódásait" bizonyító jeleket
Beszámolója szerint tavaly szeptemberben a LIGO két detektora szinte egyszerre észlelt egy jelet, amivel sikerült igazolni Einstein száz évvel ezelőtt megjósolt elméletét.
Januárban mi is beszámoltunk azokról a fizikus körökben terjedő pletykáról, miszerint megtörténhetett egy minden bizonnyal Nobel-díjat érő felfedezés. Két éve azonban a nemzetközi sajtó egyszer már felröppentett egy hasonló hírt, amiről később kiderült, hogy tévedés volt, a kozmikus pornak tulajdonított mérési hiba okozta a jelet. Akkor az Európai Űrügynökség úgy jelentette be az eredményt egy sajtótájékoztatón, hogy a „felfedezésről” szóló cikket még nem fogadta el a szakfolyóirat, amelynek beküldték.
Élő közvetítés a bejelentésről:
Ezúttal a nagy nemzetközi kutatási együttműködés amerikai vezetői csak akkor hívták össze a washingtoni Nemzeti Sajtóklubba a sajtó képviselőit, amikor már lezajlott az eredmények szakértői bírálata, mely teljesen pozitív volt, és igazolta a felfedezés valódiságát. A magyar újságírók az MTA felolvasótermében követhették az élő adásban sugárzott eseményt. Ezen arról számoltak be, hogy tavaly szeptember 14-én, magyar idő szerint a délelőtti órákban a gravitációs hullámok észlelésére létesített mindkét hatalmas amerikai berendezés, a LIGO Washington állambeli hanfordi és a tőle háromezer kilométerre, a Louisiana állambeli Livingstonban lévő egysége 0,2 másodpercig tartó jelet észlelt 6.9 ezredmásodperces különbséggel.
A LIGO Hanford Obszervatórium lézerműszereit egy hatalmas beton-acél alagútban helyezték el. Az alagút egy 4X4 kilométeres, L-alakú vákuumlaboratóriumot rejt, melynek sarkain hatalmas tükröket helyeztek el Reuters
Dave Reitze bejelentése szerint a LIGO műszereivel sikerült észlelni, ahogy két, mindössze 150 kilométer átmérőjű, ám a mi Napunknál 30-szor nehezebb fekete lyuk összeütközik, méghozzá szédítő – a fénysebesség felét kitevő – sebességgel. Ennek során sikerült a fizika történetében először észlelni a téridő apró „fodrozódásait”, azaz a gravitációs hullámokat.
Az egymilliárd dollárért felépített detektorok egymáshoz képest derékszögben álló, négy-négy kilométeres karjai és rengeteg érzékelője beváltották a projektben dolgozó szakértők jóslatát.
Frei Zsolt asztrofizikus, az ELTE tanszékvezető egyetemi tanára, a tudománytörténeti jelentőségű projektben részt vevő legnagyobb magyar kutatócsoport vezetője azt is elárulta, a jelet már négy nappal a szeptember 18-én elkezdett új vizsgálati időszak hivatalos startja előtt észlelték. Ez azért érdekes, mert a szervezet a vizsgálat ideje alatt úgy is bead néha a rendszerbe olyan jeleket, amelyek hasonlítanak a gravitációs hullámok által keltett jelekre, hogy erről a megfigyelők nem tudnak, és csak később, az időszak végső elemzésekor „nyitják ki a borítékot”, hogy kiderüljön, melyik volt az igazi és melyik a hamis jel. Ilyen titkos „belső ellenőrzés” azonban szeptember 18-a előtt még nem indult be, így az akkor már működő berendezés megfigyelői tudták, valami igazit „fogtak be”.
Az Einstein-féle általános relativitáselmélet számos olyan jelenséget megjósolt, melyeket később sikerült kísérletileg igazolni. Ilyen volt a gravitációs vöröseltolódás, a fekete lyuk, vagy a kozmikus háttérsugárzás, mely utóbbi az ugyancsak a relativitáselméletből kiszámolható ősrobbanás-elmélet következménye. A gravitációs hullámok létét is a száz évvel ezelőtt közzétett elmélet jövendölte meg. Ezek a téridő görbületének hullámszerűen terjedő megváltozásai, melyeket ugyanúgy kelthet két egymásba olvadó fekete lyuk, felrobbanó szupernóva, egyenetlen felületű pörgő neutroncsillag, vagy akár az ősrobbanás után szétlökődő anyagból fakadó kozmikus háttérsugárzás. A fény sebességével haladó legerősebb gravitációs hullámok azonban hihetetlenül gyengék, a Földön a tér legerősebb fodrozódása is mindössze tíz a mínusz huszonegyediken méternyi hosszúságváltozást tud előidézni, ami egy proton átmérőjének a milliomodrésze.
Két összeolvadó fekete lyuk is "fodrozhatja" a téridőt Reuters/NASA
Régóta próbálták a gravitációs hullámokat érzékelni. A kettős pulzárok 1974-es felfedezése közvetett módon már igazolta a gravitációs hullámok létét, ami 1993-ban Nobel-díjat hozott Husle-nak és Taylornak. A kísérleti bizonyításhoz a hetvenes években tömegrezonátorokkal próbálkoztak, de az így elért érzékenység két nagyságrenddel elmaradt s szükségestől. A nyolcvanas években aztán Kip Thorn és Ronald Drever a Kaliforniai Műszaki Egyetemről (Caltech), továbbá Rainer Weiss a bostoni MIT-ról kitalálta, hogy lézerinterferenciával kellene ezt megpróbálni. Erre épült meg a LIGO a kétezres évek elején. (Ezért ők fogják feltehetően megkapni a Nobel-díjat.)
A haladására merőleges rezgéseket keltő gravitációs hullám a LIGO egyik karját az említett nagyságrendű mértékben megrövidíti, a másikat megnyújtja. A két kar végeire tükröket helyeztek, melyek közt szupererős lézerfény cikázik. A műszer a két tükör közti távolságot méri, s leegyszerűsítve, ha a karok hossza megváltozik, a lézerinterferencia változása jelzi, áthaladt a gravitációs hullám a detektoron. A berendezés roppant bonyolult és hihetetlenül érzékeny. (A 300 kilométerre lévő tengerparton a homokra kicsapó hullámok is megrezgetik.) A karokban a világ legerősebb vákuuma van, és az érzékelő háromszáz csatornáján csak a zavaró jeleket szűrik ki. A mérésekben és az adatok kiértékelésében is közreműködött magyar kutatócsoport például egy ultrahangos mikrofont gyártott, mely az alacsony frekvenciás hanghullámokat gyűjti.
Illusztráció egy szupermasszív fekete lyukról REUTERS/NASA/Chandra X-Ray Observatory/A.Hobart
A LIGO most egy olyan hullámot kapott el, mely egy 29 és egy 36 naptömegű fekete lyuk összeolvadásából keletkezett (sejthetően többet is, de ezekről csak a kiértékelés végén számolnak be). A detektor azt is kimérte, hogy ezután 4500-szor annyi energia lökődött ki, mint amit a Nap a teljes élettartama alatt kisugároz, de kimérhető volt, körülbelül az égbolt melyik irányában és mintegy egymilliárd fényévnyire történt a kozmikus esemény. A mostani felfedezés azért is világraszóló, mert első ízben sikerült igazolni összeolvadó kettős fekete lyukak létét, s érzékelni a természetben valaha is megfigyelt legnagyobb energiájú eseményt.
Einsteinnek megint igaza volt Wikipédia
Frei Zsolt lapunknak kiemelte, a mostani felfedezéssel teljesen új ablak nyílt a világra, ezután – a detektorok további fejlesztése révén – nemcsak elektromágneses hullámokra épülő távcsövekkel lehet majd az Univerzumot kémlelni, de egy sor nyitott kérdésre is megadható lesz a válasz.
