Tudomány

Magyar kutató vadászik az univerzum legtitokzatosabb objektumaira

Néhány évvel ezelőtt a fekete lyukak létezése csak elmélet volt, mára viszont a csillagászat egyik leggyorsabban fejlődő ágazata a kutatásuk. A gravitációs hullámok detektálásával kinyílt a világ a kutatók előtt, minden mérési periódusban a korábbiak sokszorosát regisztrálják az univerzum titokzatos objektumainak. Bartos Imre, a Floridai Egyetem fizikusa az ütköző fekete lyukakat vizsgálja, részt vesz a LIGO gravitációshullám-detektor munkájában – az új tudományág kihívásairól beszélgettünk vele.

Szeptember elején érkezett a hír, hogy a két gravitációshullám-detektor, a Virgo és a LIGO egy szokatlanul nagy tömegű, összeütköző kettős rendszer megfigyelését jelentette be: két, 66 és 85 naptömegű fekete lyuk észlelését, melyek ütközésével egy 142 naptömegű fekete lyuk keletkezett. Ez azért fontos, mert méretük alapján elméletileg egyik összeütköző fekete lyuk sem létezhetne, ezért egész biztos, hogy valami olyat találtak a csillagászok, amit még nem ismernek. Bartos Imre a Floridai Egyetem fizikusa is részt vett a kutatásban, erről, és a csillagászat új tudományágáról beszélgettünk.

El tudná mondani, pontosan min dolgozik a kutatócsoportjával? Úgy tudom, a fő területeik a fekete lyukak és a neutroncsillagok.

Igen, a fő témám a fekete lyukak. Róluk azt kell tudni, hogy pici, nagyon nehéz, gömb alakú objektumok az űrben, tehát a lyuk nem igazán jó fogalom rájuk. Azért feketék, mert annyira erős a gravitációjuk, hogy mindent beszippantanak, ami közel kerül hozzájuk, még a fényt is. Ezek a fekete lyukak főleg akkor alakulnak ki, amikor egy nagy csillag annyira összesűrűsödik, hogy a gravitáció bevonz mindent középre, és az anyagnak azon tartása, ami minket is a föld fölött tart, túl gyenge, a gravitáció mindent összeroppant.

A fekete lyukak azért érdekesek, mert nagyon sok mindent lehet tőlük tanulni arról, hogy mi történik a világegyetemben. Például annyira erős a gravitációs terük, hogy a gravitáció teljesen máshogy működik bennük, mint a mi környezetünkben. Tudjuk tanulmányozni a gravitációt magát mint erőt, amit itt a Földön nem lehet, mert nincsenek elég erős források. Tudjuk követni például, hogy mik azok a folyamatok a világűrben, amik két fekete lyukat közel hoznak egymáshoz, és összeütköztetik őket.

Ez az ütközés egy nagyon ritka dolog, de amikor megtörténik, akkor annak valami oka kell hogy legyen.

Akkor önnek nagyon jól jött a gravitációs hullámok felfedezése.

Sőt. A gravitációs hullámok megfigyelése az egyetlen módja, hogy ezeket a fekete lyukakat kutassuk, mert fényt nem bocsátanak ki, nem lehet őket máshogy érzékelni, és annyira picik, hogy még ha közel is lennének a Földhöz, akkor sem látnánk őket. Ha például a Föld egy fekete lyukká roppanna össze, a végeredmény egy eperméretű valami lenne. Csak úgy látjuk őket jelenleg, hogy ha összeütköznek, és gravitációs hullámokat bocsátanak ki.

Az egyetlen másik módszer a vizsgálatukra az, ha beléjük dobunk valamit. Ha valamilyen anyag esik bele a fekete lyukakba, akkor az esés következtében ez az anyag felmelegszik és sugároz. Így tudtunk eddig is arról, hogy vannak fekete lyukak, és elég sokat érzékeltünk már akár a Tejútrendszerben, akár a Tejútrendszeren kívül. De az ismert fekete lyukak száma most drámaian növekszik amiatt, hogy a gravitációs hullámok segítségével teljesen más módszerrel tudjuk őket érzékelni.

Tehát akkor a beáramló és kiáramló anyagokat tudták megfigyelni, és csak azokat a fekete lyukakat látták, amiknek volt ilyen anyag a környezetében. A legtöbbnek viszont nincsen.

Így van, elég komoly mennyiségű anyag kell ahhoz, hogy így lehessen őket látni, nem elég, ha egy-két atom beléjük esik. Tulajdonképpen két szituációban történik ilyen, az egyik az, amikor egy fekete lyuk körül kering egy csillag, ami lehet annyira közel hozzá, hogy anyagot szippant át a partnercsillagból. A másik helyzet lényege, hogy minden galaxis közepén van egy nagyon nagy, úgynevezett szupermasszív fekete lyuk, ami sokkal nehezebb, mint azok, amik a csillagok összeroppanásából jöttek létre. Ezek a galaxisban található gázokat szippantják be, és annyira világosak, hogy az egyik legmesszebb érzékelt objektumok a világűrben.

Illusztráció egy fekete lyukról, ahogyan bekebelez egy csillagot. Illusztráció: Getty Images

Tud mondani hozzávetőlegesen egy becslést, hogy mennyivel több fekete lyukat látunk most a gravitációs hullámoknak köszönhetően, és mire számítanak a csillagászok, mennyivel többet fogunk a jövőben?

Ha az olyan fekete lyukakat nézzük a Tejútrendszeren belül, amik csillagpartnerrel léteznek, néhány tucatról beszélünk – egy véges számról, hiszen millió dolognak kell együtt állnia ahhoz, hogy lássuk őket. A nagyobb fekete lyukakkal kicsit más a helyzet, mert ezek nagyon fényesek lehetnek. Valójában tudjuk, hogy minden galaxis középpontjában van egy szupermasszív fekete lyuk, és ezek nagyjából 5-10 százaléka olyan, hogy a fekete lyukba beszippantott gázt is is láthatjuk. Itt már milliós számról van szó. Ehhez képest az összeütközések száma a világűrben sokkal kevesebb, mert ugyan nagyon sok fekete lyuk létezik, nem mindegyik fog egymással összeütközni. Az első detekció öt évvel ezelőtt történt 2015-ben, egyszerűen szerencsénk volt, mert pont bekapcsoltuk a detektort, és pont történt egy, amit fel tudtunk fogni.

Amit azóta sikerült észlelni, az mindegyik fekete lyukak összeütközéséből érkezett?

Nem mindegyik, de a többsége. A másik érdeklődési köröm a neutroncsillagok ütközése, azokból is látunk, csak sokkal kevesebbet, nagyjából tizedannyit, mint feketelyuk-ütközésekből.

Mi az oka annak, hogy ebből ennyivel kevesebb az észlelés?

Bár a neutroncsillagokból sokkal több van a világegyetemben, mint fekete lyukból, és sokkal többször is ütköznek, de mikor ezeket érzékeljük, azt gravitációs hullámok kibocsátása nyomán tesszük. Az, hogy melyik objektum mennyi gravitációs hullámot bocsát ki, az attól függ, hogy mennyire görbíti meg a teret: minél nagyobb valami, annál jobban görbíti. Egy átlagos neutroncsillag kábé akkora tömegű, mint a mi Napunk, pontosabban 1,4-szer akkora. A fekete lyukak viszont sokkal nagyobbak.

Hogy néz ki az, amikor kutatnak?

Volt olyan időszak, amikor dolgoztam a detektoroknál, és építettem őket, de most már készen vannak, csak a finomhangolás megy. Én körülbelül tíz évvel ezelőtt dolgoztam a detektornál, de most már a méréseket távolról is lehet végezni. Ez nem egy távcső, egészen máshogy érzékel.

Ahhoz, hogy gravitációs hullámokat érzékeljünk, igazából a távolságok változását kell nagyon pontosan megmérni. Azt mérjük, hogy a hullám hogyan torzítja a teret, ezért építenünk kellett egy nagyon precíz vonalzót. Ez a vonalzó lett a LIGO, ami nagyon nagy pontossággal tudja detektálni a távolság változását, a négy kilométeres detektorkaron érzékelhető különbség sokkal kisebb, mint egy atom mérete. Jobb is tulajdonképpen, ha az emberek nincsenek ott helyben, az adatban ugyanis megjelenik a rezgés, még az is, ha beszélnek a detektor közelében. Nem véletlen, hogy a LIGO a semmi közepére lett építve.

A gravitációs hullámok februári felfedezésében részt vevő, és ezzel világhírűvé vált magyar tudósok, Bartos Imre, Márka Szabolcs és Márka Zsuzsa (b-j) a Columbia Egyetemen New Yorkban, 2016. április 23-án. Fotó: Bruzák Noémi / MTI

A koronavírus miatti lezárások akkor jót is tesznek most a munkának? Maga a Föld is kevésbé rezeg a csökkenő forgalom és a karantén miatt.

Nagyon sokat segíthetnének, de a gond az, hogy a kutatóknak ott kell lenniük ahhoz, hogy a detektor működjön. Nap mint nap kell vele foglalkozni, és ez most megoldhatatlanná vált. Márciusban le is zárták a környéket, ami abból a szempontból nem volt borzasztó, hogy egyébként is az volt az elképzelés, hogy kicsit később, április környékén kikapcsoljuk a detektort, és tovább fejlesztjük. Amikor ez történik, utána a korábban érzékelt ütközésmennyiség néhányszorosával többet fogunk detektálni egységnyi idő alatt.

A terv az, hogy öt éven belül az észlelésszám felmegy annyira, hogy óránként egyet-egyet detektáljunk.

A világegyetemben nagyjából tizenöt percenként összeütközik két fekete lyuk, ez borzasztó ritkának számít, mert a világűr nagy, de mégis, ha mindegyiket látjuk, az már elég gyakori. A bőség zavarával fogunk küzdeni. Ezrével, tízezrével fogjuk detektálni az ütközéseket.

És itt nemcsak arról van szó, hogy darabszámra hányat látunk, hanem hogy milyen mélységében tudjuk őket tanulmányozni. A gravitációs hullámokban és a fekete lyukakban az a jó, hogy borzasztó egyszerűek. Egy fekete lyukat tulajdonképpen két szám tökéletesen leír: a tömege, és hogy milyen sebességgel forog.

Hogyan lehet egy ilyen szerkezetet finomhangolni, mit csinálnak, amikor javítgatnak rajta?

Ugyan a fekete lyukak nagyon egyszerűek, de a földi zaj bezavar az észlelésbe. Az egész munka tulajdonképpen zajvadászat. Millió zajforrás van, amelyeket egyenként le kell választanunk, és ki kell oltanunk, hogy megtaláljuk a fekete lyukak ütközésének nyomát. Mondok egy példát: az alacsony frekvenciatartományban a legfőbb zajforrás a Föld mozgása. A bolygó remeg, ha valaki sétál, mennek az autók, mind zajforrás, amit ki kell szűrni. A detektorban lehet finomítani egy-egy alkatrészt, de a zajszűrésben is sokat lehet ilyenkor fejlődni.

Mennyi ideig tart egy ilyen javítás általában?

A javítás összességében éveket vesz igénybe, viszont nem akarjuk azt a több évet egyszerre belerakni, mert szegény csillagászoknak is kell valamit közben csinálni, és ezért az egész fel van osztva lépésekre. Javítunk egy kicsit, aztán mérünk, hogy legyen mivel dolgozni, megint javítunk, megint mérünk. Meg lehetne egyben oldani, csak akkor évekig nem tudnánk mihez kezdeni. Tipikusan egy év az, amit kivárunk két ilyen mérési periódus között. Most a terv az, hogy a vírustól függően egy-másfél év múlva kapcsoljuk be újra a rendszert.

Illusztráció két fekete lyuk ütközéséről. Az ütközés maga komoly gravitációs hullámokat okoz. Illusztráció: LIGO

Milyen időintervallumokban kell gondolkodni ilyenkor? Meddig mérnek, és utána meddig tart az adatfeldolgozás?

Az az érdekessége ennek a területnek, hogy ez nagyjából egyszerre történik. A fekete lyukakból alapvetően csak gravitációs hullámok érkeznek, a neutroncsillagokból viszont más jelek is. Ezért, ha detektálunk egy gravitációs hullámot, akkor minél gyorsabban közöljük a csillagászokkal, hiszen nekik van olyan teleszkópjuk, amit oda tudnak fordítani a forrás felé. Nagyon érdekes volt például tavaly májusban egy detekció, amit bejelentettünk, de nem mondtuk meg, hogy mit láttunk, csak azt, hogy hol van, és milyen messze, és hogy valószínűleg fekete lyukról van szó. Aki akart, az odanézhetett a teleszkópjával. Másfél év telt el az észlelés és a publikálás között, ami általában nem ilyen hosszú időt igénylő dolog, viszont most láttuk, hogy különleges eseményről van szó.

Az elemzés annyira hosszú ideig tartott, hogy közben kiderült: egy teleszkóp, ami ránézett erre az eseményre, fényjelet talált, ami lehet, hogy ebből a feketelyuk-ütközésből érkezett.

Ha két átlagos fekete lyuk ütközik, észlelik, nagyjából tudják, miről van szó. De mi történik egy ilyen helyzetben, ha olyat mérnek, amiben nem biztosak?

A szóban forgó észlelésnél nagyjából tudtuk, hogy ha fekete lyukról van szó, akkor valami különlegeset találtunk. Kapásból a távolsága az eseménynek – és ez lehet, hogy megzavarja az olvasót – 17 milliárd fényév. Ez azért zavaró, mert a világegyetem 13,7 milliárd éves. Valójában az van, hogy a 17 milliárd fényév az a távolság, amit a fény megtett. Ez azonban nem azt jelenti, hogy 17 milliárd éve indult. A világegyetem tágult, mióta elindult a jel, a kiindulási pont pedig azóta távolabb került tolunk.

A lényeg az, hogy ha ilyen távolról látunk valamit, az csak úgy lehetséges, hogy iszonyatosan nagy mennyiségű energiát sugárzott el. A mostani észlelésnél tíz naptömegnek megfelelő energia változott át gravitációs hullámokká. Nem jut eszembe semmi más a világegyetemben, ami ilyen mennyiségű energiát bocsát ki egy másodperc töredéke alatt.

Mekkora szokott lenni egy átlagos gravitációs hullám energiaszintje?

Ez nagyjából arányos a fekete lyukak tömegével. Mindenképpen nagyon nagy, még akkor is, ha a világegyetem többi történéséhez viszonyítjuk. Csak hogy mondjak egy összehasonlítási alapot: ha egy csillag felrobban, szupernóva-robbanás zajlik, az összenergia, ami felszabadul, körülbelül egy naptömegnek felel meg. Ennek nagy része neutrínókban jön ki, ezért amit mi effektíve látunk, az nagyjából egyszázad naptömeg, amit fényben kibocsát a szupernóva-robbanás.

Ha semmi mást nem tudunk, csak azt, hogy ilyen messziről jött a jel, az már önmagában különleges felfedezést feltételez. De ezt konkrétan nem emeltük ki az észlelésnél, aki kutatni akart, az egyébként is rájött. Azok is látták, akik végül a fényjelenséget érzékelték. Valamennyire összeállt a kép egyébként, de még mindig vannak kérdőjelek, és jó példa ez az eset arra, hogy ha vártunk volna a publikálásig a bejelentéssel, nem mérte volna meg senki.

Hasonló eset volt egy 2017-es neutroncsillag-észlelés is, ahol azoknak, akik követni akarták a távcsövükkel a jelenséget, alá kellett írniuk egy titoktartási nyilatkozatot. Végül annyian aláírták, hogy a publikált tanulmányon majdnem háromezer-ötszáz szerző volt, ami rekord a csillagászatban. Az USA-ban a csillagászok egynegyede rajta volt a papíron szerzőként. Egyszerűen mindenki ezzel foglalkozott ebben az időszakban. Az észlelés után két másodpercen belül jött gammasugárzás, amit egy műhold érzékelt, tíz órával később megtörtént az első optikai észlelés, kilenc nappal később a röntgensugárzás, tizenöt nappal később pedig a rádiósugárzás. Két hónapon belül publikáltuk az eredményeket. Én éppen Magyarországon voltam, és családi vendégek jöttek hozzánk, amikor meg kellett nekik mondanom, hogy most nem tudok velük foglalkozni, de titok, hogy miért.

A friss kutatással, egészen pontosan a 85 naptömegű fekete lyukkal kapcsolatban mit tudnak már biztosan?

A fekete lyukak leginkább úgy keletkeznek, hogy egy csillag összeroppan a saját súlya alatt. A csillagok halálukhoz közeledve egyre nehezebb elemeket hoznak létre fúzión keresztül, a folyamat a hidrogénből héliumot, a héliumból szenet, a szénből oxigént csinál, és így tovább, egészen addig, amíg el nem jutunk a vasig, ami a legstabilabb formája az anyagnak. A csillagok közepében egy vasmag növekszik, ami, ha elér egy kritikus tömeget – ez nagyjából a Napunknak a tömege –, összeroppan. Elsőre nem az egész csillag omlik össze, hanem csak a vasmag, amit aztán a többi anyag követ. Az, hogy mekkora az összeroppanásban létrejövő neutroncsillag vagy fekete lyuk tömege azon múlik, hogy mennyi anyag volt az eredeti csillagban.

Egy csillag illusztrációja, ahogy összeroppan és fekete lyukat képez. Illsuztráció: Tobias Roetsch / Future Publishing / Getty Images

Elvileg, ha növeljük a csillag tömegét, egyre nagyobb fekete lyuk jön végül létre. Viszont, ha túl nagy az a csillag, akkor mielőtt a vasmag kialakul és összeroppan, a csillag maga felrobban. Így semmit nem hagy maga után, elpárolog.

A legnehezebb fekete lyuk nagyjából 60 naptömegű, amit az határoz meg, hogy mekkora csillag tud még összeroppanni.

Ha viszont még nehezebb a csillag, akkora lesz a nyomás középen, hogy minden összeroppan. Nem alakul ki a vasmag, az egész összeomlik egy fekete lyukká anélkül, hogy bármi elhagyná a rendszert. Persze ezek elméleti lehetőségek, gyakorlatban még sem ilyen csillagot, sem ilyen csillagrobbanást nem láttunk. Ami biztos, hogy 120 naptömegű fekete lyuk jöhet létre a nehezebb csillagokból is. A 60 és 120 közötti tartomány viszont elméletileg lehetetlen. Az, hogy ilyet találtunk, azt jelenti, hogy amit korábban gondoltunk a fekete lyukak keletkezéséről, nem teljes.

Ez lehet mérési hiba?

A mérési hibákat beszámoljuk, de a 85 annyira magas, hogy a hibahatáron kívül van. Két fekete lyuk ütközött, a másik 66 naptömegű, ami már előfordulhatna, hogy mérési hiba, de ez sem valószínű.

Akkor előfordulhat, hogy egy teljesen újfajta fekete lyukat fedeztek most fel?

Nemcsak előfordulhat, hanem most már biztos. Ezért nagyon érdekes ez az egész. Nemcsak a fekete lyuk érdekel minket, hanem az is, hogy rajta keresztül teljesen új dolgokat tudunk meg arról, mi, hogyan és milyen gyakran történik a világegyetemben.

Van egy 85 naptömegű fekete lyuk, amiről nem tudják, hogy keletkezett. Mit tudnak ezzel az információval most kezdeni? Mi a következő lépés?

Ezen finomítanék, sejtjük, hogyan keletkezett. Mielőtt felfedeztük ezeket a fekete lyukakat, én főleg neutroncsillagokkal foglalkoztam, és azzal, hogy milyen sugárzást lehet belőlük érzékelni a rádióhullámokon kívül, és ezeket hogyan lehet kombinálni, hogy minél többet tudjunk meg a csillagról. Amikor az első fekete lyukat felfedeztük, rögtön tudni akartam, hogy lehetnek-e ilyen források. A galaxisok középpontjában található szupermasszív fekete lyukak körül elég gyakran történnek ilyen események. Ezeknek egy része gázt szippant be a környezetből, a gáz pedig nagyon nagy sűrűségűre növekszik. Érdekes módon nemcsak a gáz, hanem a környezetben lévő kisebb fekete lyukak is bevándorolnak középre.

Ezt úgy kell elképzelni, mint amikor van egy zacskó magod, és megrázod a zacskót. A nagy magok feljönnek a felszínre, a kicsik bemennek alulra. A kisebb fekete lyukak, amelyek alacsonyabb tömegűek, kilökődnek, és távolabb kerülnek a központtól. Van egy olyan hely, ahol sűrű a gáz, és rengeteg, több tízezer pici fekete lyuk kering. Ez annyira sűrű környezet, hogy a fekete lyukakból néhány időnként összeütközik, amit érzékelhetünk – csakhogy nemcsak gravitációs hullámokkal, hanem a gáz miatt fény segítségével is.

Jó, ez megmagyarázza a fényjelenséget, de a tömeget még mindig nem.

Amikor a gáz beesik egy fekete lyukba, nem véletlenszerűen teszi, korong alakban megy befelé, ami azért is érdekes, mert ahogy a korong kölcsönhat a kisebb fekete lyukakkal is, azokat is begyűjti magához. Annyira közel kerülnek egymáshoz, hogy aztán összeütköznek, de az ütközésből keletkező fekete lyuk nem vándorol el, hanem ottmarad, a gáz pedig hozza neki a következő fekete lyukakat, így nagyobb fekete lyukak épülnek fel. Ennek egyébként van egy nagyon egyszerű következménye, ami tesztelhető is mérésekkel: a forgás.

Ha két fekete lyuk összeütközik, az egész rendszernek van egy saját forgása. Ezt fogja örökölni az új, létrejövő fekete lyuk is. A forgási sebességben van különbség: ezekkel az ütközésekkel az új fekete lyuk nagyon gyorsan fog forogni. A LIGO által detektált korábbi fekete lyukak vagy egyáltalán nem, vagy csak nagyon kicsit forogtak. A most felfedezett ütközés utáni fekete lyuk forgása ráadásul nincs összhangban a pálya mozgásával. Ez mind abba az irányba mutat, hogy

itt ez a két fekete lyuk véletlenül találkozott egymással, és ők egyenként is már előző feketelyuk-ütközéseknek az eredményei. És így szépen összeáll a kép.

Fotó: David Ryder / Bloomberg / Getty Images

Van értelme a korábbi méréseket átnézni ilyen szemmel is, hogy van-e már olyan mérés, ami hasonlóra utal?

Abszolút, olyannyira, hogy ezt igazából már javasoltuk is több másik jelre, ahol a bizonyíték kevésbé volt meggyőző. 2017 nyarán is észleltünk egyet, az akkor legnagyobb tömegű fekete lyukat, ami a hibahatáron belül volt, és nem tudtam azt mondani, hogy biztos vagyok az eredetében.

Egyébként van egy másik esemény is, aminél ilyesmiről lehet szó. Pont most publikáltuk a nyáron.

Arról van szó, amikor nem tudták, hogy milyen objektummal ütközött a felfedezett fekete lyuk?

Pontosan, tudtuk, hogy valami nem stimmel a jellel: az objektumnak lehetetlen a tömege. Érdekes módon itt még egyszerűbb a helyzet, mert az ismeretlen égitest tömege 2,6 naptömeg, ami egy mágikus szám: a neutroncsillag-kettősök tagjai szinte mindig 1,3 naptömegűek.

Rejtélyes égitest ütközött egy fekete lyukkal
Rejtély, pontosan mit érzékeltek a detektorok.

A vasmagnak, ami a csillagok közepén összeroppan, van egy kritikus tömege, nagyjából 1,4 naptömeg. Ez az összeroppant vasmag tulajdonképpen, a neutroncsillag, ami 1,3 naptömegű, ha neutroncsillag-kettősben létezik. Ha ezt a kettőt összeütköztetjük, megkapjuk a 2,6 naptömeget. Az egyetlen baki az egészben az, hogy nem ezt az ütközést detektáltuk, hanem az ütközés utáni objektum ütközését egy fekete lyukkal.

Összeütközés után ebből a két neutroncsillagból ugyanúgy fekete lyuk lesz?

A neutroncsillagoknak van egy maximum tömegük, ha nem forgó neutroncsillagokról beszélünk. Érdekes módon ez a 2,6 naptömeg pont ezen tartományon belül van, a 2,2 naptömeg az a határ, ahol egy nem forgó neutroncsillag még neutroncsillag, és nem fekete lyuk. Elméletileg elképzelhető, hogy egy nagyon gyorsan forgó neutroncsillagról van szó, de

szinte biztos, hogy fekete lyukat láttunk.

Ami az ütközést illeti, egy neutroncsillag-kettős valószínűleg soha nem fog annyira közel kerülni egy fekete lyukhoz a galaxisban, hogy összeütközhessen vele. Az egyik legkézenfekvőbb lehetőség az, hogy pontosan ugyanarról van szó, mint a másik, nagyon nagy fekete lyuk esetében: a galaxisközéppontokban ugyanis nemcsak a fekete lyukak tudnak összegyűlni, hanem a neutroncsillagok is. Itt már sok fekete lyuk van, nagy az esélye az ütközésnek.

És ezt az elméletet hogyan bizonyítja?

Ezt egy eseménnyel nehéz bizonyítani, csak azt tudjuk mondani, hogy ez egy lehetőség. Az egyik dolog, amit tehetek, hogy a többi alternatívát kizárom. Egy alternatív lehetőség például, hogy az előbb említett jelenség egy csillaghármas, és ezek összeütköztek kétszer egymás után. Én azért tartom ezt kevésbé valószínűnek, mert mikor több csillag van egy ilyen rendszerben, akkor a tömegük nem kéne, hogy annyira különbözzön. Ebben az esetben volt a két neutroncsillag, ami kétszer 1,3 naptömegű, és van egy óriási fekete lyuk, ami 23 naptömegű, a tömegkülönbség olyan nagy, hogy a csillaghármas-elmélet valószínű. Ha viszont több, hasonló ütközést találunk, abból mar nagy valószínűséggel meg tudjuk majd mondani hogy mi is történik valójában.

Mi az, ami még nyitott kérdés a fekete lyukakkal kapcsolatban, és remélik, hogy a gravitációs hullámokkal sikerül rá fényt deríteni?

Nagyon sok ilyen van. Az első lépés csak, hogy honnan jönnek a hullámok, ettől kezdve megvan a lehetőségünk, hogy a méréseket fel tudjuk használni arra, hogy megértsük ezeket a környezeteket a világegyetemben, és el tudunk indulni olyan irányba is, hogy elméleti fizikai kérdéseket tudjunk feltenni.

A fekete lyukakkal kapcsolatban például nagyon érdekes, hogy nagyon erős gravitációs terük van, nagyon kicsi térfogatban.

Ez azért különleges, mert a fizika mai állása szerint nem tudjuk összeegyeztetni a gravitációt a többi erővel.

Nem tudjuk mérni, nincs olyan hely az univerzumban, ahol ilyen erőkkel lehetne dolgozni. Azt is tudjuk vizsgálni a fekete lyukakkal, hogy a világegyetem hogyan keletkezett, és hogyan növekszik. A szupernóva-robbanások mérése és a kozmikus háttérsugárzás segítségével végzünk ezekre kutatásokat, de ugyan mindkét eredmény pontos, nem ugyanazt mutatják. Vagy az egyik rossz, vagy a másik rossz, vagy mind a kettő rossz. A gravitációs hullámokkal is meg lehet ezt mérni, és úgy, hogy nincs gyakorlatilag ismeretlen tényező – mindkét másik változatnál van.

De szinte minden nyitott kérdés egyébként, mert az egész tudományág öt éves. Ez az első olyan ütközés, amiről elég jó fogalmunk van, hogy honnan jött, a többiről fogalmunk sincs.

Az egész kutatásnak mi a gyakorlati haszna? Olcsóbb lesz-e tőle a kenyér?

Ezt nagyon sok alapkutatásnál megkérdezik, de azért érdekes a kérdés, mert nagyon sokan, akik ezzel a témával foglalkoznak, azok nem így gondolkoznak. Én erre a kérdésre három választ szoktam adni, az egyik egy anekdota: mikor Benjamin Franklin az első hőlégballon-kísérleteket nézte Párizsban, valaki megkérdezte tőle, hogy ez az egész mire jó. Erre azt mondta: mire jó egy újszülött? Egyelőre fogalmunk sincs, most még semmire, de előbb-utóbb jó lesz valamire. Én is ebben bízom minden alaptudománynál. Nem az a cél a kérdések kiválasztásánál, hogy egyből lássuk a hasznot.

A másik, ami fontos: a LIGO egy egymilliárd dolláros berendezés, és ahhoz, hogy létrejöjjön, rengeteg érdekes technológiai fejlesztés kellett, akár a gépek szintjén, akár algoritmikus szinten. Végezetül ez, mint a tudomány általában, egy tanulási lehetőség. Az a rengeteg ember, aki ezen a projekten évtizedeken keresztül dolgozott, nem marad mind a kutatásban, rengetegen más helyen tudják felhasználni azt a tudást, amit itt szereztek meg. Ennek is kenyérszinten a haszna több, mint amennyi a befektetett erőforrás.

A kiemelt kép forrása: Bartos Imre.

Ajánlott videó

Olvasói sztorik