Konec septembra 2015 so se po twitterju začele širiti govorice, da je znanstvenikom s pomočjo detektorja LIGO uspelo zaznati gravitacijske valove. Novica je bila povsem nepričakovana, saj so eksperiment prav takrat po nekajletni prenovi šele prvič ponovno zagnali. V obdobju od leta 2002 do 2010 jim ni uspelo zaznati niti enega samega dogodka, ki bi ga lahko interpretirali kot posledico gravitacijskega valovanja, zato so se odločili, da bodo detektor nadgradili.

Kot kaže, se je posodobitev obrestovala, saj je v sredini leta 2015 desetkrat bolj občutljiva naprava ponovno začela zbirati podatke in kmalu prišla na sled velikemu odkritju. 11. februarja 2016 so znanstveniki potrdili, da govorice izpred nekaj mesecev niso bile lažne. Detektorji eksperimenta LIGO so 14. septembra 2015 v resnici zaznali gravitacijske valove, ki so izvirali iz trka oziroma zlitja dveh črnih lukenj pred davnimi časi v zelo oddaljeni galaksiji.

Tik preden sta se črni luknji z masami 29- in 36-krat večjimi od mase našega Sonca, pred 1,3 milijardami let zlili v eno samo črno luknjo z maso 62-krat večjo od Sončeve, sta zelo hitro krožili druga okrog druge. Izračunali so, da sta pred trkom obkrožili druga drugo tudi po 250-krat v sekundi. Ob zlitju se je v nekaj trenutkih v gravitacijske valove preoblikovalo kar za tri Sončeve mase energije, kar pomeni da je šlo za enega najsilovitejših dogodkov v vesolju, ki smo ga ljudje uspeli kdajkoli neposredno zaznati.

Da sploh obstaja kaj takšnega, kot so gravitacijski valovi, je pred stotimi leti prvi napovedal Albert Einstein. V njegovi splošni teoriji relativnosti prostor in čas namreč nista več povsem neodvisna od dogajanja v svetu. Po napovedih Einsteinove teorije imata materija in energija sposobnost, da prostor-čas ukrivita, takšno ukrivljenost pa preko spremenjenega gibanja občutijo druga telesa. Svetlobni žarek v ukrivljenem prostoru-času tako ne potuje več povsem po ravni črti, ampak se ukrivi.

Einstein je napovedal, da bi lahko ukrivljenost prostora-časa zaznali tudi med Sončnim mrkom. Zvezde tik ob Soncu bi se med mrkom malenkost premaknile, saj Sonce ukrivi pot svetlobe, ki tik ob njem potuje z zvezde proti Zemlji. Astronomi so 29. maja 1919 pojav v resnici zaznali in Einstein je takoj postal eden najbolj znanih ljudi na planetu.

Ukrivljenost prostora-časa si najlažje predstavimo s prispodobo ponjave ali vzmetnice. Ko nanjo položimo težko utež, se njena površina ukrivi, kar zaznajo tudi drugi predmeti, ki se gibljejo oziroma kotalijo po njej. V posebnem primeru, ko dva težka predmeta krožita drug okoli drugega, lahko začne ponjava valovati na podoben način, kot vzvalovi vodna gladina, ko vanjo vržemo kamen. Takšno nihanje ponjave si lahko zelo poenostavljeno predstavljamo kot širjenje gravitacijskih valov.

Težava z zaznavanjem gravitacijskih valov pa je, da se z njimi razteza in krči tudi prostor. Z raztezanjem in krčenjem prostora se namreč razteza in krči tudi snov, ki je v njem. Vendar Einsteinova teorija predvideva izjemo. Svetloba potuje v praznem prostoru vedno in v vseh primerih z enako hitrostjo. Če svetlobne žarke spretno speljemo med zrcala, lahko izdelamo inštrument, ki bo sposoben zaznati tudi gravitacijski val, ko bo ta potoval skozenj.

Pri eksperimentu LIGO laserski žarek razdelijo na dva dela in vsakega pošljejo po 4 kilometre dolgi cevi do zrcala, kjer se odbije. Ko vsak žarek v dveh medsebojno pravokotnih ceveh to pot opravi po štiristokrat, ju ponovno združijo in odboje naravnajo tako, da se svetlobni valovi, ki potujejo po prvi cevi, ravno izničijo z valovi, ki potujejo po nanjo pravokotni cevi. Vse je naravnano tako, da se hrib in dolina v obeh žarkih svetlobnega vala ravno izničita.

V primeru, ko pride mimo tako zgrajenega detektorja gravitacijski val, se cevi rahlo skrajšata oziroma podaljšata, kar pomeni, da se poti obeh žarkov za malenkost spremenita. To se pozna tako, da se hrib in dolina obeh žarkov svetlobnega valovanja ne izničita več, kar lahko izmerijo z detektorji.

Eksperiment je tako občutljiv, da lahko zazna že majhno tresenje česarkoli v okolici. Motnje lahko povzroči tudi avtomobil, ki se pelje po cesti več kilometrov stran od detektorja. Da bi izločili takšne lokalne vplive tresenja, so zgradili sva enaka detektorja na dveh koncih ZDA. Kot možne signale gravitacijskih valov pa obravnavajo zgolj dogodke, ki jih hkrati zaznajo v obeh detektorjih.

Kip Thorne, eden od znanstvenikov, ki so že od začetkov pred petdesetimi leti sodelovali pri eksperimentu, je pomen neposredne zaznave gravitacijskih valov z eksperimentom LIGO slikovito opisal s prispodobo morske gladine: “Znanstveniki smo do sedaj opazovali ukrivljeni prostor-čas le, ko je bil povsem miren. To je podobno, kot če bi opazovali gladino morja le takrat, ko je povsem gladka, ne pa tudi, ko vzvalovi.” Zaznava gravitacijskih valov, ki jih sproži zlitje dveh črnih lukenj, je v tej prispodobi enakovredna opazovanju morske gladine med silovito nevihto.

 

PUSTITE KOMENTAR

Please enter your comment!
Please enter your name here