Megrázkódott a téridő szövete

Két fekete lyuk ütközött össze egy messzi galaxisban, korábban soha nem látott energia szabadult fel, megrázkódott a téridő. A fizikusok pedig ezáltal felfedezték a gravitációs hullámokat, ami új ablakot nyitott a világegyetemre.

Sok olvasónkhoz hasonlóan mi is éreztük, hogy nagy dologról van szó, de az a bizonyos “heuréka-érzés” csak nem akart megérkezni. Szégyen, nem szégyen, nem értettük, ezért Frei Zsoltot, az Eötvös Gravity Research Group kutatócsoport vezetőjét kértük meg, segítsen.

Hullámok a téridő szövetében

A gravitációs hullámok észlelése nem azt jelenti, hogy a Föld, vagy bármilyen, tömeggel rendelkező tárgy gravitációs mezőjét sikerült láthatóvá, érzékelhetővé tenni. Egészen másról van szó. Albert Einstein 1915-ben, az általános relativitáseémélet kidolgozásakor előre jelezte, hogy gyorsuló mozgást végző test, illetve két, egymás közelében mozgó tömeg gravitációs hullámokat kelt.

Magyarán megmozgatja a téridő szövetét. Biztos mindenki látta már tudományos ismeretterjesztő műsorban, hogyan szemléltetik a téridőt. Egy négyzetrácsos gumileplet szoktak kifeszíteni, és egy vasgolyót tesznek bele, ahogy az besüpped, mutatja a téridő elhajlását. Ha a gumira két golyót teszünk, és a kezünkkel elkezdjük keverni, a mozgás hullámokat vet a lepel szélei felé.

Ezek a tovaterjedő hullámok a gravitációs hullámok.

Brutális energia szabadult fel

Olyan gyengék, és olyan kevés ideig tartanak, hogy Einstein úgy vélte, az emberiség soha nem lesz képes mérni. Most mégis sikerült, igaz, a valaha mért legnagyobb energiájú eseménye kellett hozzá: két fekete lyuk összeolvadása.

A fekete lyukak apró, de óriási tömegű objektumok. Sűrűségüknél fogva olyan erős a gravitációjuk, hogy még a fény sem tudja elhagyni a felszínüket. Mivel sötétek, nem láthatjuk őket, csak közvetett bizonyítékok alapján tudunk létezésükről.

Egy, a bolygónktól 1,2 milliárd fényévre lévő két fekete lyuk már évmilliók óta kerülgette egymást, majd hihetetlen gyorsasággal összeolvadt.

Az utolsó nyolc keringést mindössze 0,2 másodperc alatt tették meg, a legutolsó keringésre pedig már csak 1/150 másodperc kellett.

Az eredeti fekete lyukak tömege 29, illetve 36 naptömeg volt, az összeolvadásukkal keletkezett objektumé azonban csak 62 naptömeg – áll az MTA közleményében.

Ez azt jelenti, hogy három naptömegnyi anyag alakult energiává, méghozzá a másodperc törtrésze alatt. Ez háromezer tipikus szupernóva-robbanás energiájával egyenlő, vagy úgy is érzékeltethetjük: 4500-szor több, mint az az energia, amit a Nap körülbelül 10 milliárd éves élete során kisugároz.

A fekete lyukak összeolvadása volt eddig a legnagyobb energiájú észlelt esemény a csillagászat történetében, és alaposan „megrázta” a téridőt.

Új lehetőség nyílt

Az óriási energiát gravitációs hullámok szállították el, ezeket tudták mérni a LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) elnevezésű nemzetközi tudományos együttműködés gravitációshullám-detektorai. A jel az összeolvadás végén volt a legerősebb, ekkor sikerült két tized másodpercig kimutatni – teszi hozzá Frei Zsolt.

Mindehhez húsz évnyi felkészülés kellett, és a szerencse, hogy ez a brutális erejű ütközés épp most jött létre. A hullámok érzékeléséhez pedig olyan pontos számításokat kellett végezni, mintha a Föld-Hold távolságot atomnyi pontossággal kellett volna megadni.

Einsteinnek tehát igaza volt, gravitációs hullámok, amelyek tényleg képesek megrezegtetni a téridőt. És minden gyorsuló test létrehoz ilyen hullámokat, még a dühös motoros is, amikor megrázza az öklét. Igaz, az 30 nagyságrenddel kisebb, mint a mostani, és természetesen – egyelőre – csak a legerősebbet tudjuk mérni.

Végezetül, hogy mindez milyen új ablakot nyitott a világűrre? 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 például a fekete lyukak összeolvadása.