szerző:
hvg.hu

Vagyis sikerült észlelni a gravitációs hullámokat és – most először közvetlenül – a fekete lyukakat, egészen pontosan két fekete lyuk összeolvadását, jelentették be Washingtonban, a LIGO Tudományos Együttműködés tájékoztatóján. És mindjárt azt hangsúlyozták, hogy mostantól az a kérdés mit hoz ez magával. Már előzetesen is tudni lehetett, hogy a felfedezés új csillagászat kezdetét jelentheti, kitágíthatja, illetve módosíthatja tudásunkat az univerzumról, ha sikerült észlelni a gravitációs hullámokat, amelyek létezésére Albert Einstein következtetett először relativitáselmélete alapján. A hatalmas nemzetközi összefogással végzett programban sok hazai és külföldön élő magyar tudós is részt vett.

Tényleg sikerült észlelni a gravitációs hullámokat, noha Einstein ezt csaknem lehetetlennek jósolta. Itt a várva várt bejelentés:

A tudósok a két egymástól független detektorral két fekete lyuk ütközését figyelték meg 2015. szeptember 15-én 1,3 milliárd fényévnyire a Földtől. Vagyis az esemény 1,3 milliárd éve történt. Az egyik fekete lyuk tömege a Nap 29-szorosa volt, a másiké 36-szorosa, az összeolvadásukkal keletkezett objektumé azonban csak 62-szerese. Az összeolvadás során példátlan mennyiségű energia szabadult fel, amelyet a gravitációs hullámok továbbítottak.

Ez tehát a gravitációs hullámok közvetlen első közvetlen észlelése, sőt, a fekete lyukak első direkt észlelése, egyúttal megerősítése Einstein százéves feltételezésének, hogy vannak gravitációs hullámok. A LIGO Együttműködés kutatásáról szóló publikációt a Physical Review Letters című szaklap fogadta el. Karsten Danzmann, a Max Planck Intézet és a hannoveri Leibniz Egyetem professzora, a kutatás európai vezetője a BBC-nek azt mondta, ez az észlelés a legnagyobb felfedezés a tudományban a Higgs-bozon megtalálása óta, és jelentőségében vetekszik a DNS szerkezetének meghatározásával.

A kutatás angol nyelvű összefoglalóját itt olvashatja, itt pedig meghallgathatja az észlelt gravitációs hullámokat "hanggá" alakítva:

Mik is azok a gravitációs hullámok?

„Gyorsan változó hepehupák a téridő görbültségében, amelyek a fény sebességével terjednek”

– fogalmazta meg korábban a Természet Világa című újságban Kiss Árpád és Perjés Zoltán.

„Fodrozódás az univerzum szövetében”

– használ egy másik szemléletes meghatározást a New Scientist című tudományos lap –, amikor nagy objektumok, például fekete lyukak vagy összeomlott csillagok ütköznek, gyorsulnak.

„A tér-időben fénysebességgel terjedő zavarok”

– olvasható a Magyar Tudományos Akadémia Wigner Fizikai Kutatóintézetének honlapján –, amelyek szupernóvák robbanásakor, fekete lyukak és neutroncsillagok ütközésével vagy kölcsönhatásuk révén keletkeznek.

A gravitációs hullámok létét Albert Einstein már 1916-ban kikövetkeztette az általa kidolgozott általános relativitáselméletből. Ám azt jósolta, talán soha nem sikerül kimutatni azokat, mert a gravitáció nagyon kicsi kölcsönhatás és a gravitációs hullámok az anyagi testekben csak kis deformációt okoznak. Tényleg nagyon kicsit: egy több kilométeres detektor karján áthaladva a kar hossza csak a méter egybilliomod részének az egybilliomodjáig változik, ami a proton átmérőjének századrésze.

Kikövetkeztette
©

Íme, egy nagyon leegyszerűsített animáció arról, hogyan is képzeljük el a gravitációs hullámokat (egy kimerítőbb videó az amerikai köztévétől pedig itt):

Miért fontos, ha megvannak?

Einstein általános relativitáselmélete több ponton ütközik egy másik elmélettel, a kvantummechanikával, ezeknek az ellentmondásoknak a feloldásában is segíthet az új tudás.

Emellett egy új csillagászat kezdetét jelenthetik, mert az eddig rendelkezésre álló eszközökön kívül egy újabbat kaphatunk az univerzum tanulmányozására - van, aki egyenesen arról beszél, hogy időgépet építhetnek -, sokkal többet tudhatunk meg például a fekete lyukakról és a neutroncsillagokról, olyan dolgokat találhatunk az űrben, amelyekről eddig csak képzelhettük, hogy ott vannak.

Ők is ezeket keresték

Russel Hulse és Robert Taylor 12 éven át figyelt egy 1974-ben felfedezett kettős, egymás körül keringő pulzárt (neutroncsillag). Megállapították, hogy csökken a keringési idejük, és hogy a pályaadatok mérése alapján meghatározott energiaveszteség 1% pontossággal megegyezik az általános relativitáselmélet jóslatával. Ezt az összhangot a gravitációs sugárzás létezésének erős - de csak közvetett - bizonyítékaként értelmezik. Taylorék ezért a munkáért 1993-ban megkapták a fizikai Nobel-díjat.

Összeolvadó fekete lyukak
©

2014-ben nagy visszhangot keltett, hogy a BICEP2 teleszkóp kutatógárdája bejelentette, észlelt gravitációs hullámokat nem is fekete lyukak összeomlásából, hanem az ősrobbanás korából. Aztán hamar kiderült, hogy tévedés történt, nagyon elnéztek valamit, nem vették számításba a galaktikus por hatását.

Ők azok, akik megtalálták

Már az előzetesen kiszivárgott pletykák szerint is sejteni lehetett, hogy a mostani bejelentést beharangozó amerikai LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) két, tavaly szeptemberben átadott, felújított detektorának sikerült észlelnie a gravitációs hullámok jeleit.

Az 1992-ben alapított LIGO nem egyedül dolgozik, hanem világméretű összefogással, a budapesti Eötvös Loránd Tudományegyetemről és a Debreceni Atommagkutató Intézetből például kilenc (fénykép a csoportról alább) , a Szegedi Tudományegyetemről pedig három tudós vett részt a projektben. És az amerikai egyetemeken dolgozó magyar fizikusok is aktívan benne vannak a programban.

©

A  LIGO detektorai egymástól mintegy 3000 kilométerre vannak, az egyik Livingstonban (Louisiana állam), a másik Hanfordban (Washington állam), amelyek lézersugarakkal figyelik a tér-idő apró eltéréseit például a fekete lyukak körül, amelyeket az ott elhaladó gravitációs hullámok okozhatnak. Ezek ugyanis erős gravitációjú, nagy sűrűségű tartományokból erednek, forrásaikat is kozmikus jelenségekben kell keresni, laboratóriumi viszonyok között ugyanis nem lehet kimutatható erősségű gravitációs hullámokat kelteni.

A LIGO detektoraival viszont akár egy focilabda méretű eltérést is észlelni lehet a Tejútrendszerben

- magyarázta a CNN-nek Márka Szabolcs, a Columbia Egyetem fizikaprofesszora, az ottani Kísérleti Gravitáció csoport vezetője, a LIGO tagja, aki szerint ezeket a detektorokat "kozmikus mikrofonként" lehet elképzelni, amellyel "hallani" is tudjuk, ami az univerzumban történik.

Frei Zsolt és kollégái a gravitációshullám-kutatásban: Nagy Dávid (ATOMKI), Bécsy Bence (ELTE), Molnár József (ATMOKI), Dálya Gergely (ELTE), Fenyvesi Edit (ATOMKI), Gondán László, Raffai Péter, Frei Zsolt, Szölgyén Ákos (ELTE)
©

A LIGO partnere az öt európai ország (köztük Magyarország) összefogásával létrejött Európai Gravitációs Obszervatórium, a VIRGO is, amelynek Olaszországban, Pisa mellett, Cascinában épül új detektora.  Magyarországról az ELTE és az SZTE kutatócsoportján kívül a Magyar Tudományos Akadémia Wigner Fizikai Kutatóközpont Gravitációfizikai Kutatócsoportja vesz részt ebben az európai együttműködésben és egyúttal a LIGO programjában is. Cascinában a washingtoni bejelentéssel egyidőben szintén tájékoztatót tartottak, ahogy az MTA-n is.

A jövőben a nagy összefogásnak köszönhetően a gravitációs hullámok megismerése azért is felgyorsulhat, mert a világban sok helyen épülnek új detektorok.

És íme, a LIGO-vezette projekt összes résztvevő intézménye:

Cikk megosztása
Címkék