EPOKOWE ODKRYCIE - BEZPOŚREDNIA REJESTRACJA FAL GRAWITACYJNYCH

Na konferencji prasowej zorganizowanej w siedzibie National Science Foundation w dn. 11 lutego 2016 r. o godz. 17 ogłoszono, iż fale grawitacyjne, przewidziane jako konsekwencja Ogólnej Teorii Względności Alberta Einsteina 100 lat temu, zostały bezpośrednio zarejestrowane. Jest to jedno z epokowych odkryć, które otwiera dla astronomów i fizyków zupełnie nowe okno obserwacyjne.

Zjawisko zostało zarejestrowane niezależnie przez dwa detektory LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory) znajdujące się w Hanford w stanie Waszyngton i w Livinston w Luizjanie (USA). Z modelowania zjawiska wynika, że jest ono wynikiem połączenia się dwóch czarnych dziur o sumarycznej masie około 60 mas Słońca. W czasie trwającego ułamek sekundy zjawiska, układ wypromieniował fale grawitacyjne, których energia równoważna jest około 3 masom Słońca. Dla porównania, w tym samym ułamku sekundy, wszystkie gwiazdy w dostępnej naszym obserwacjom części Wszechświata wypromieniowały kilkanaście razy mniejszą energię. Dzięki tej ogromnej energii, zjawisko mogło być zarejestrowane mimo tego, że odległość do układu wynosi około 400 megaparseków, skąd fale grawitacyjne biegły do nas ponad miliard lat. Fakt, że zjawisko zostało zarejestrowane niezależnie przez dwa detektory (w odstępie 10 milisekund) nie tylko zwiększa wiarygodność detekcji. Pozwala to także na określenie z grubsza kierunku, w którym znajduje się czarna dziura, która powstała po zlaniu się dwóch mniej masywnych czarnych dziur. Jest to obszar na południowym niebie, między Obłokami Magellana a płaszczyzną Galaktyki.

Fale grawitacyjne wynikają z przewidywań Ogólnej Teorii Względności. Prace na ten temat zostały opublikowane przez Alberta Einsteina w 1916 i 1918 roku. Rozprzestrzeniające się fale grawitacyjne powodują zaburzenia czasoprzestrzeni, które można próbować zmierzyć. Mimo tego, że pierwsze detektory fal grawitacyjnych zostały zbudowane ponad 50 lat temu, subtelność efektu (dla detektorów LIGO jest to zmiana odległości trzy rzędy mniejsza od rozmiarów jądra atomowego) spowodowała, że na bezpośrednią detekcję fal grawitacyjnych trzeba było czekać 100 lat. Co do ich istnienia nie było wątpliwości już od dawna, gdyż istniały już dowody pośrednie. Takim pośrednim dowodem jest m.in. skracanie się okresu orbitalnego podwójnego pulsara PSR 1913+16, będące następstwem emisji fal grawitacyjnych. Za jego odkrycie, Russell A. Hulse i Joseph H. Taylor otrzymali w roku 1993 nagrodę Nobla z fizyki. Z całą pewnością obecne epokowe odkrycie na taką nagrodę także zasługuje.

Zamieszczony rysunek pochodzi z pracy autorstwa konsorcjum LIGO, opublikowanej "on-line" w czasopiśmie Physical Review Letters 116, 061102 w chwili ogłoszenia odkrycia na konferencji prasowej.