Einstein miał rację. Detektor LIGO po raz trzeci zarejestrował fale grawitacyjne
Udało się kolejny raz. Detektor LIGO zarejestrował fale grawitacyjne będące efektem kolizji dwóch czarnych dziur odległych o 3 miliardy lat świetlnych od Ziemi.
Wyobraźcie sobie dwie czarne dziury zetknięte w śmiertelnym uścisku, których zderzenie powoduje kosmiczny kataklizm. W jego efekcie uwalniana jest potężna energia, tak potężna, że marszczy się czasoprzestrzeń i powstają fale grawitacyjne. Takie zjawisko trudno zobrazować w ludzkich kategoriach. Dla nauki zaś to bardzo ważny i kolejny dowód, że Albert Einstein nie mylił się w ogólnej teorii względności.
Zaledwie wczoraj pisałem na Spider's Web dokładnie to samo: Einstein miał rację. Chodziło o wyniki badań dotyczących czarnych dziur, które według badaczy potwierdzają przewidywania ogólnej teorii względności. Dziś znowu jestem zmuszony powtórzyć to samo. Powód ku temu jest ważny i wyjątkowy. Detektorowi LIGO udało się zarejestrować po raz trzeci fale grawitacyjne.
Trudno pisać przystępnym językiem o fizyce relatywistycznej. Owa programowa "względność" może niepokoić ludzi przyzwyczajonych do prostych i, wydaje się, niezmiennych praw fizyki klasycznej. Weźmy taką trzecią zasadę dynamiki Newtona. Wszystko jest tu oczywiste: działające na siebie ciała, akcja, reakcja, siła o tym samym kierunku i wartości oraz przeciwnym zwrocie. Jej "działanie" możemy zauważyć w codziennym życiu. Jest ona zgodna z obserwacją i rozsądkiem. Gdy zaczniemy zastanawiać się nad teorią względności może nam się wszystko zaciemnić. No bo jak wyobrazić sobie czasoprzestrzeń, jej zakrzywienie czy, nie daj Boże, geometryczne właściwości czasu?
Fale grawitacyjne zarejestrowano po raz pierwszy we wrześniu 2015 roku.
Pomógł wspomniany instrument LIGO. To akronim od Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory. Mamy tu do czynienia z dwoma detektorami zlokalizowanymi w Livingstone w stanie Luizjana i Hanford w stanie Waszyngton. Więcej niż 3 tys. kilometrów od siebie. Każdy z nich to dwie 4-kilometrowe rury zetknięte pod kątem prostym, które pozwalają naukowcom zmierzyć niewielkie zmiany w czasoprzestrzeni. Dwa, przepraszam za porównanie, "czknięcia" czarnych dziur, instrumenty zarejestrowały blisko 2 lata temu w odstępie 7 milisekund. Jak więc brzmi taka kolizja? Posłuchajcie odgłosu z dalekiej przeszłości, bo wydanego 1,3 miliarda lat świetlnych od Ziemi.
W czerwcu 2016 roku ogłoszono, że LIGO zrobił to ponownie. 26 grudnia 2015 r. po raz drugi zarejestrował fale grawitacyjne. Były one efektem zderzenia dwóch czarnych dziur o masie odpowiednio 8 i 14 mas Słońca. Ważne w tym przypadku było również to, ze detektor wychwycił fale pochodzące z kolizji znacznie mniejszych obiektów. W pierwszym przypadku bowiem czarne dziury miały 29 i 36 mas Słońca.
Udało się po raz trzeci!
Trzecie tego typu zjawisko instrumenty zarejestrowały 4 stycznia 2017 r. Zostało oznaczone symbolem GW170104, który łatwo rozszyfrować: Gravitational Waves 4 stycznia 2017. W wyniku zderzenia dwóch obiektów do którego doszło 3 miliardy lat świetlnych od Ziemi, powstała czarna dziura mająca 49 mas Słońca. Mechanizm kolizji pokazuje poniższa animacja.
Przedziwne studio kosmicznych nagrań nie tylko wychwyciło po raz trzeci fale grawitacyjne. Jest jeszcze jeden aspekt odkrycia. Dzięki eksperymentowi wiadomo, że istnieje nowa (dla nas) rodzina czarnych dziur o masie gwiazdowej większej niż 20 mas Słońca.
Na koniec zobaczmy jeszcze jedną animację. Pokazuje ona w uproszczeniu, jak powstają fale grawitacyjne.
* Zdjęcie główne: R. Hurt/Caltech-JPL/domena publiczna.
