Po zapnutí v září 2015 dvojitá observatoř LIGO - gravitační vlnové observatoře laserových interferometrů v Hanfordu, Washingtonu a Livingstonu v Louisianě - současně detekovala sloučení dvou černých děr v první pracovní relaci, i když jejich citlivost byla nastavena na 30% možný. Sloučení dvou černých děr 36 a 29 slunečních hmot, objevených 14. září 2015, a dalších černých děr ve 14 a 8 slunečních hmotách, objevených 26. prosince 2015, poskytlo první definitivní a přímé potvrzení existence gravitačních vln. Trvalo to století. Nakonec byla technologie schopna otestovat teorii a potvrdit ji.
Objev těchto vln je však teprve začátek: v éře astronomie se vaří nová éra. Před 101 lety Einstein předložil novou teorii gravitace: obecnou relativitu. Spolu s tím přišlo poznání: vzdálené hmoty nepřitahují podobné okamžitě v celém vesmíru, tato přítomnost hmoty a energie deformuje strukturu časoprostoru. Tento zcela nový obrázek gravitace s sebou přinesl celou řadu neočekávaných důsledků, včetně gravitačních čoček, rozšiřujícího se vesmíru, gravitační dilatace času a - jak nyní víme jistě - existence nového typu záření: gravitační vlny. Když se hmoty pohybují nebo zrychlují vůči sobě navzájem prostorem, reakce samotného prostoru vytváří vlnky. Toto vlnění se pohybuje vesmírem rychlostí světla a v důsledku toho padá do našich detektorů,nás informuje o vzdálených událostech prostřednictvím gravitačních vln.
Nejjednodušší je detekovat objekty, které vysílají silné signály, jmenovitě:
- velké hmotnosti, - nachází se v malé vzdálenosti mezi sebou, - rychle se otáčející, Propagační video:
- s významně se měnícími drahami.
Nejlepší kandidáti jsou evidentně srážející se, hroutící se předměty jako černé díry a neutronové hvězdy. Musíme také pamatovat na frekvenci, při které můžeme detekovat tyto objekty, které budou zhruba stejné jako délka dráhy detektoru (délka paže a počet odrazů) dělená rychlostí světla.
LIGO se svými 4 kilometrovými rameny s tisíci světelných odrazů vidí objekty na frekvencích v milisekundovém rozsahu. To zahrnuje slučování černých děr a neutronových hvězd v konečné fázi slučování, stejně jako exotické události, jako jsou černé díry nebo neutronové hvězdy, které spotřebovávají velký kus hmoty a gurgle, stávají se více sférickými. Vysoce asymetrická supernova může také vytvořit gravitační vlnu; zhroucení jádra pravděpodobně nenarazí na detektory gravitačních vln, slučování bílých trpaslíků poblíž by mohlo dobře.
Už jsme viděli slučování černých děr s černými děrami a jak se LIGO zlepšuje, je rozumné předpokládat, že v příštích několika letech budeme mít první generaci odhadů černých děr hvězdných hmot (od několika do sta solárních hmot). LIGO musí také najít sloučení neutronových hvězd s neutronovými hvězdami; Jakmile observatoře dosáhnou plánované citlivosti, budou moci pozorovat tři až čtyři události za měsíc, pokud jsou naše odhady frekvence jejich sloučení a citlivosti LIGO správné.
Asymetrické supernovy a probublávání exotických neutronových děr bude velmi zajímavé odhalit (pokud je to možné, protože jsou považovány za vzácné události). Největší průlomy však lze očekávat u více detektorů. Když detektor VIRGO v Itálii začne fungovat, bude možné skutečné umístění pomocí triangulace: budeme schopni přesně určit, kde se tyto události rodí ve vesmíru, a poté provést optická měření. VIRGO budou následovat interferometrové gravitační vlny v Japonsku a Indii. Za několik let dosáhne naše vize gravitační vlny oblohy nové úrovně.
Naše největší úspěchy však začnou, když do vesmíru přivedeme své gravitační vlny. Ve vesmíru se neomezujete pouze na seismický hluk, havárie nákladních automobilů nebo tektoniku desek; pouze tiché vakuum na pozadí. Nejste omezeni zakřivením Země, možnou délkou pozorovacích ramen; je možné spustit hvězdárnu dále od Země nebo dokonce na oběžnou dráhu kolem Slunce. Mohli jsme měřit objekty ne na milisekundy, ale na sekundy, dny, týdny nebo déle. Z supermasivních černých děr jsme mohli detekovat gravitační vlny, včetně největších známých objektů ve vesmíru.
Nakonec, pokud postavíme dostatečně velkou a citlivou vesmírnou observatoř, uvidíme gravitační vlny, které zbyly ze samotného Velkého třesku. Mohli jsme přímo odhalit gravitační poruchy kosmické inflace a nejen potvrdit naše kosmické původy, ale také dokázat, že gravitace sama o sobě je kvantovou silou přírody. Koneckonců, tyto inflační gravitační vlny se nemohly objevit, kdyby gravitace sama o sobě nebyla kvantovým polem.
V současné době probíhá debata o tom, která mise NASA bude ve 30. letech prioritou. I když je nabízeno mnoho dobrých misí, stojí za zmínku vybudování vesmírné observatoře gravitačních vln na oběžné dráze kolem Slunce. Máme technologii, prokázali jsme její zpracovatelnost, potvrdili jsme existenci vln. Budoucnost gravitační vlnové astronomie je omezena pouze tím, co nám vesmír může poskytnout a kolik za ni utratíme. Rozkvět nové éry již začal. Otázkou zůstává, jak jasně bude toto nové pole astronomie svítit.
ILYA KHEL