Bizonyították Einstein gravitációs elméletét – magyarok is érintettek a tudományos szenzációban

Évtizedekig tartó kutatás után tudósok egy nemzetközi csoportja végre közvetlen bizonyítékot talált az Albert Einstein által száz éve megjósolt gravitációs hullámok létezésére – jelentették be Washingtonban csütörtökön.

A Magyar Tudományos Akadémia közleménye szerint két fekete lyuk összeütközése kapcsán sikerült az elméletet bizonyítani.

Az esemény során korábban soha nem látott mennyiségű energia szabadult fel. A háromezer szupernóva-robbanásnak megfelelő energiát az Einstein által száz éve megjósolt gravitációs hullámok vitték el, amelyeket most először sikerült közvetlenül érzékelni, és amelyek pontosan kirajzolták az ütközés drámai körülményeit. Felfedezték a gravitációs hullámokat. Az egyszerű mondat mögött egy százéves elmélet, több évtizedes műszerfejlesztés és több mint egymilliárd dolláros befektetés áll. A világegyetem jobb megértését segítő, alapvető eredmény született a tudományban, az alapkutatás látványos sikeréről van szó.

– írják.

A felfedezést a LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) elnevezésű nemzetközi tudományos együttműködés tette. A LIGO mindkét gravitációshullám-detektora ugyanabban az időpontban ugyanazt a jelet érzékelte (24-es jel/zaj szinttel). A detektorok érzékenységét 2015-ben jelentősen megnövelték, és azok szinte azonnal érzékelték a jelet 2015 szeptemberében.

A gravitációs hullámok megfigyelése új ablakot nyit a világegyetemre: korábban soha nem látott eseményeket figyelhetünk meg. Ezt már a mostani adatok is fényesen bizonyítják.

A gravitációs hullámokat 2015. szeptember 14-én, magyar idő szerint délelőtt 10 óra 51 perckor (9:51 UTC) észlelte a Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) mindkét detektora, amelyek az amerikai egyesült államokbeli Livingstonban (Louisana állam) és Hanfordban (Washington állam) találhatók. A LIGO obszervatóriumokat a National Science Foundation (NSF) finanszírozza, a tervezésüket, megépítésüket, és működtetésüket a Caltech és MIT egyetemek végezték. A felfedezést bemutató szakcikket a Physical Review Letters folyóirat fogadta el közlésre.

Háromezer szupernóva energiája

A detektorok által érzékelt gravitációs hullámok forrása két fekete lyuk összeütközése és összeolvadása volt egy a Földtől 1,2 milliárd fényévnyire lévő galaxisban. Az eredeti fekete lyukak tömege 29, illetve 36 naptömeg volt, az összeolvadásukkal keletkezett objektumé azonban csak 62 naptömeg.

Ez azt jelenti, hogy 3 naptömegnyi anyag alakult energiává, méghozzá a másodperc törtrésze alatt. Az eseményben felszabadult energia háromezer tipikus szupernóva-robbanás energiájával egyenlő, vagy egy másik hasonlattal: 4500-szor több, mint amit a Nap egész élete során (kb. 10 milliárd év alatt) kisugároz. Ezzel ez a legnagyobb energiájú észlelt esemény a csillagászat történetében.

Fekete lyukak őrült tánca

Az esemény alaposan „megrázta” a téridőt, és a gigantikus mennyiségű energiát gravitációs hullámok szállították el (a forrásnak nincs elektromágneses sugárzást kibocsátó párja). Az észlelt hullámok jellemzőiből az is kiolvasható, hogy a két fekete lyuk összeolvadása drámaian gyors folyamat volt. Miután évmilliókig kerülgették egymást, az utolsó nyolc keringést mindössze 0,2 másodperc alatt tették meg, a legutolsó keringésre pedig már csak 1/150 másodperc kellett. Az összeolvadás pillanata előtt, az eseményhorizontok találkozásánál a két objektum távolsága 210 kilométer volt.

Magyar részvétel

Az eredményekhez magyar kutatók is hozzájárultak, mint ahogyan ez sok más tudományterületen is gyakori. Több magyar kutatócsoport is része a LIGO Tudományos Együttműködésnek, amely a felfedezést tette. A hazai munka oroszlánrészét a Frei Zsolt által irányított, 2007-ben létrejött Eötvös Gravity Research Group kutatócsoport végezte, amelyben akadémiai és egyetemi kutatók is dolgoznak, és amelynek működését az MTA, az NKFIH, az ELTE, a Szegedi Tudományegyetem és az MTA Atomki is támogatta. A csoport működéséről itt olvashat részletesen.

Ugyancsak meg kell említeni az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpontot, amelynek munkatársai nem közvetlenül a LIGO, hanem a közös LIGO-VIRGO adatfeldolgozásban vettek részt.

Új ablak nyílt az univerzumra

Frei Zsolt, az Eötvös Gravity Research Group vezetője az mta.hu-nak elmondta: a mostani bejelentésben legalább három világraszóló felfedezés rejlik. Először is végre direkt módon érzékeltük a gravitációs hullámokat. Másodszor: először van közvetlen megfigyelésünk arról, hogy feketelyuk-párok valóban léteznek, és belátható időn belül össze is olvadnak. Végül a természetben ilyen nagy energiájú folyamatot korábban még soha nem észleltünk.

Asztrofizikusként bizakodva nézek a jövőbe, amikor rendszeresen tudunk majd ilyen gravitációs hullámokat észlelni és az új eszközzel asztrofizikai megfigyeléseket végezni. Új ablakot nyitottunk az univerzumra, hiszen eddig csak az elektromágneses kölcsönhatás alapján figyelhettük meg az eget – ugyanis a fény, de a rádióhullámok vagy a röntgensugárzás is ennek különböző megnyilvánulási formái. Mostantól olyan jelenségeket is észlelünk majd, amelyeket elektromágneses alapon nem lehetett megfigyelni, mint amilyen a fekete lyukak összeolvadása

– mondta el a szakember.

Frei Zsolt hangsúlyozta: nagy öröm számára, hogy magyar kutatók is hozzájárultak a LIGO működéséhez.

Kiemelném Raffai Péter kollégámat az ELTE-ről, aki az adatfeldolgozási munkát irányítja csoportunkban, vagy Gergely Lászlót, aki a Szegedi Tudományegyetemen a mi csoportunktól különválva nemrégen önálló csoportot alakított, és az összeolvadó fekete lyukak által keltett jelformákat tanulmányozza. Az MTA Atomki kutatói segítettek a detektor fejlesztésében, és jelentős az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont Vasúth Mátyás által vezetett kutatócsoportjának hozzájárulása is az európai VIRGO detektor működtetéséhez

– mondta.

Lovász László: új ablak az univerzumra

A gravitációs hullámok felfedezése új ablakot nyit az univerzumra – hangsúlyozta a Magyar Tudományos Akadémia (MTA) elnöke a szervezet csütörtöki budapesti sajtótájékoztatóján, hangsúlyozva, hogy a jelenség első közvetlen észleléséhez magyar kutatók is hozzájárultak.

Lovász László emlékeztetett arra, hogy a LIGO (lézer interferométeres gravitációshullám-vizsgáló obszervatórium) Tudományos Együttműködésben több magyar tudóscsapat is részt vett, “a munka oroszlánrészét” a Frei Zsolt vezette Eötvös Gravity Research Group (EGRG) végezte.

Az MTA elnöke szerint az eredmény, amely mögött több mint egymilliárd dolláros befektetés és több évtizedes műszerfejlesztés áll, az alapkutatás látványos sikere.

A LIGO tudósai csütörtökön jelentették be, hogy közvetlen bizonyítékot találtak a téridő görbületének hullámszerűen terjedő megváltozására, amelyet Albert Einstein jósolt meg száz éve.