Znanstveniki LIGO odkrivajo gravitacijske valove, dokazujejo pravico Alberta Einsteina

Danes so znanstveniki z LAGO potrdili, da so končno našli dokaze o gravitacijskih valovih in tako rešili 100-letno sestavljanko, ki jo je obsedel Albert Einstein. To je eno najpomembnejših odkritij, ki so jih kdaj naredili fiziki, in obljublja, da bo vodilo k kaskadi drugih razodetij.

"Odkrili smo gravitacijske valove," je dejal direktor revije LIGO David Reitze, ki je v četrtek sporočil, da se okrog znanstvene skupnosti pojavljajo večmesečne govorice. »To je resnično znan znanstvena luna. In uspeli smo - pristali smo na luni."

Leta 1916 je Einstein objavil svojo Teorijo relativnosti. Med zelo številnimi načini, v katerih igra ključno vlogo pri temeljih moderne fizike, je teorija napovedala obstoj gravitacijskih valov: valovanje v prostor-času, ki se giblje navzven, ki ga povzroča prisotnost mase. Po tem, ko je potrdil obstoj teh valov, je Einstein umrl, preden jih je dejansko našel.

Ker je Einsteinovo delo bilo začetno, je skoraj vse, kar mislimo, da vemo o gravitaciji, odvisno od obstoja gravitacijskih valov. To pomeni, da do danes večina tistega, kar smo vedeli o teži, dejansko ni bila potrjena. Vse se spreminja.

Zakaj je trajalo tako dolgo? Gravitacijski valovi so tako obsceno majhni in šibki, da so znanstveniki iskali signal, ki je na lestvici do moči -23. Vedno je prišlo do prevelikega števila sekundarnih dokazov, toda pravi dokaz je na tej ravni težko najti, zato je bil LIGO sestavljen pred 25 leti. Sodelovanje med MIT, Caltech in skoraj 1000 znanstveniki iz 16 držav je LIGO zgradilo nekaj, kar se imenuje interferometer: instrument s štirimi kilometri, ki s pomočjo ogledal zaznava signale, ki so majhni 1/1000 premera a proton.

LIGO je zgradil dva od teh ultra-občutljivih instrumentov - enega v Hanfordu, Washingtonu in drugega v Livingstonu, Louisiana - da bi zagotovil preverjanje vsega, kar so našli. Oba instrumenta sta bila objavljena leta 2002, vendar 13 let ni bilo nič drugega kot tema.

Dneva, 14. septembra 2015, so dva dni po začetku obratovanja novo nadgrajenih interferometrov, raziskovalci LIGO končno našli nekaj. Kot so se kasneje naučili, je bil to signal, ki sta ga ustvarila dve črni luknji - vsaka približno 150 kilometrov v premeru in 30-krat večja od mase sonca. Med seboj so se spirale v približno polovici hitrosti svetlobe. Udarili so se in združili v eno samo črno luknjo.

Celotna energija, ki jo je trčil trk, je bila več kot 50-krat močnejša od vseh zvezd v vesolju.

Reitze pravi, da so posneti signali v skladu z enačbami, ki bi jih Einsteinova teorija predvidela v teh okoliščinah. Kljub temu pa je on in njegovi kolegi ugotovili, da so podatki »osupljivi za uma«.

Signali niso samo vpogled v izgled gravitacijskih valov. Prav tako ponazarjajo dejanske značilnosti dogodka združitve in črnih lukenj pred in po trčenju. Znanstvenik LIGO Gabriela Gonzalez pravi, da valovne oblike ujetih signalov kažejo, da je združena črna luknja dejansko nekoliko manjša od vsote prvotnih dveh predmetov. Nadalje, »ta združitev se je zgodila pred 1,3 milijarde let,« je rekla, »ko se je večcelično življenje tukaj na Zemlji šele začelo širiti.«

Gonzalez je igral spremenjen avdio posnetek signala - kratek ptičji zvok. »To je prva, ki bo prišla,« je rekla.

Posledice ugotovitev ne morejo biti precenjene. Odkritje ne predstavlja le stoletja skrivnost - odpira ljudi do učenja o vesolju z edinstvenim objektivom. Pred četrtkom so bili astrofiziki v bistvu omejeni na preučevanje vesolja prek elektromagnetnega spektra. Čeprav smo se veliko naučili, obstaja ogromno število zvezd, supernov, črnih lukenj in drugih pojavov, ki jih ne moremo preučevati brez opazovanja in merjenja gravitacijskih valov. Poznavanje, da lahko končno poslušamo te signale, odpira znanstvenike celotnemu delu vesolja, ki je bilo zaprto.

Rezultati LIGO dejansko dokazujejo obstoj črnih lukenj.

Morda najbolj zanimiv, je poudaril sloviti astrofizik in soustanovitelj LIGO Kip Thorne (uvrščen na sedmo mesto, a vsekakor zdaj navzgor). vesolje od Velikega poka.

Druga vprašanja, ki bi jih znanstveniki lahko odgovorili z večjo študijo gravitacijskih valov: Kako hitro se vesolje širi? Kaj povzroča supernovo? Kako hitro tečejo gravitacijski valovi v primerjavi s svetlobo?

Začetek LIGO je bil veliko tveganje, «je dejal France Cordova, direktor Nacionalne znanstvene fundacije. Toda danes se zdi, da se je to tveganje izplačalo. "Einstein bi bil žarek."

Objava v četrtek bo zagotovo prinesla še večje upanje LISA Pathfinder - vesoljsko plovilo, ki deluje kot preizkusni element za eLISA, vesoljski interferometer - in bo v veliki meri potrdilo denar in čas, vložen v ta projekt.

In to je samo začetek. Več o vesolju se bomo naučili, kot smo si kdajkoli mislili, da je mogoče, in se končno približati razumevanju izvora in prihodnosti vesolja. "Res je zanimivo, kaj sledi," je dejal Reitze.