Egy pillanat volt, csak egy pillanat, amikor úgy tűnt, hogy mindenki pihen a háborúkról és a politikáról, és felnézi az eget. 2016. február 11-én a nagy hírlevelek arról számoltak be, hogy az emberiség először fedezte fel a Földön a legszélesebb világűrből áthaladó gravitációs hullámokat, ami egy kínosan finom, de mélyreható jelenség, amelyet először Albert Einstein jósolt 1916-ban. A hullámok két fekete lyukból származtak. amely 1, 3 milliárd évvel ezelőtt összeütközött, egy olyan kozmikus hatás, amely tízszeresen nagyobb energiát generált, mint a megfigyelhető világegyetem összes csillagjának fényereje. De az általa létrehozott gravitációs hullámok puszta bölcsessé váltak, amikor a térben és az időben gördültek át. Egyelőre egyetlen eszköz sem volt képes felismerni őket.
Ebből a történetből
Black Hole Blues és más dalok a világűrből
megveszkapcsolodo tartalom
- A tudósok még két ősi fekete lyuk ütközését hallják
Bár az eredményt több mint 1000 tudós és mérnök tette lehetővé évtizedek óta, a fő mozgatórugók Kip Thorne, Ronald Drever és Barry Barish, mind Caltech; és Rainer Weiss, MIT. Lehetetlen apró kőbányájuk megragadása érdekében egyedülállóan hatalmas érzékelőt telepítettek, a 620 millió dolláros lézerinterferométer Gravitációs-Hullám-megfigyelőközpontot vagy a LIGO-t, amelynek egyik része Louisiana-ban, a másik Washington államban található.
Thorne az 1980-as és 1990-es évek folyamán kampányolt a projekt számára egy nagy horderejű előadás sorozatában szerte a világon. Lanky és szakállas, ő már az legenda az asztrofizikában volt - olyan teoretikus, akinek olyan látomása volt, hogy később segített olyan hollywoodi filmek létrehozásában, mint az Interstellar . Amikor pályafutása megkezdődött, sok fizikus úgy gondolta, hogy a gravitációs hullámok maguk is tudományos-fantasztikus fikciók, Einstein előrejelzése ellenére. A newtoni fizika éles törésében Einstein általános relativitáselmélete azt sugallta, hogy a gravitáció korábban nem észlelt hullámokat generált, amelyek a téridőben hasonlóan hanghoz hasonlóan mozogtak.
A hullámok mérése azonban szinte lehetetlennek tűnt. Más erővel összehasonlítva a gravitáció rendkívül gyenge. A két elektron közötti elektromágneses erő 10 40 (több mint trilliószor, a trilliószor háromszoros szorzata) erősebb, mint a gravitációs vonzerejük. A gravitációs hullám rögzítése rendkívül hatalmas tárgyakat és elképzelhetetlenül érzékeny műszereket igényel.
Thorne szerint azonban mégis úgy vélte, hogy a gravitációs hullámok léteznek, amikor 1962-ben megkezdett PhD-t. Az 1970-es években a legtöbb más tudós egyetértett vele, légmentesen záródó matematikai modellek és gondolatkísérletek révén. A zene ott volt. Még csak nem hallották meg.
Az 1990-es évek közepén épült és 2002-ben elsőként beindított LIGO-t úgy tervezték, hogy kitűnően érzékeny legyen ezekre a kis apróságokra. A obszervatórium két óriási L alakú detektorból állt, amelyek 1865 mérföld távolságra helyezkedtek el. Közöttük lévő távolság és a két hely távoli elhelyezkedése megakadályozná, hogy a két hangszer ugyanazon földi remegés vagy elhaladó teherautó zavarait felvegye. Mindegyik detektor két, 2, 5 mérföldes karból állt, egy lézerrel a kereszteződésen, két gerendára osztva és mindkét végükön lévő tükrökkel. Amikor egy gravitációs hullám áthaladt a csöveken, a tudósok azt jósolták, hogy ez csak kissé elvezeti a tér-időt - egy proton átmérőjének körülbelül tízezred része. Ez a kevés torzítás elegendő lenne a csövek hosszának megváltoztatásához és a lézer ragyogásához az érzékelőkön.
A szerkesztő megjegyzése, 2017. február 28.: Ez a cikk eredetileg a két elektron közötti elektromágneses „húzódásra” hivatkozott, ám az „erő” jobb szó, hogy leírja.
Feliratkozás a Smithsonian magazinra mindössze 12 dollárért
Ez a cikk a Smithsonian magazin decemberi számának válogatása
megveszA LIGO kísérletek első fordulójában több mint egy évtizeddel ezelőtt nem sikerült felvenni a jelet. Az eredeti tét nagymértékű megkétszerezésével a kutatók meggyőzték a Nemzeti Tudományos Alapítványt, hogy további 200 millió dollárt költ a LIGO frissítésére, és 2015-re elvégezték a munkát. A kutatócsoport ma több mint 1000 tudósból áll, 90 intézményben szerte a világon. A várakozások lenyűgözőek voltak. A tavaly augusztusban Weiss azt mondta Janna Levinnek - egy kolumbiai asztrofizikusnak, aki a LIGO-ról könyvet írt Fekete lyuk blues és más dalok az űrből -, ha nem észleljük a fekete lyukakat, ez a dolog kudarc.
2015. szeptember 14-én, hétfőn gravitációs hullám jött valahol a déli ég mélyén. A hangszert Louisiana-ban rögzítette, mielőtt az Egyesült Államokban körbeutazott, hogy hét milliszekundummal később a Washington államban megszerezzék a hangszert. 5:51 órakor a LIGO felszerelése végül rögzítette az apró csipogást.
Ahogy Levin fogalmazta meg, a LIGO nagy sikere az volt, hogy hangdarabot adott hozzá korábban néma filmhez. Az univerzum kilencvenöt százaléka sötét, ami azt jelenti, hogy túlmutat a legfejlettebb távcsövek és radarkészülékeink mérésén. Ez a halvány gravitációs hullám lehetővé tette a tudósoknak, hogy először észleljenek egy pár fekete lyukat - és ezek a vártnál sokkal nagyobbak voltak. Az egyik a tömeg 29-szerese, a másik a Nap tömegének 35-szerese.
Amikor Thorne és Weiss először látta a naplókat, attól tartottak, hogy a hackerek sérült adatokat helyeztek a naplókba. (Drever nem tudta megosztani a válaszát: évek óta rosszul esett el és szülőháza Skóciában volt a gondozó otthonában.) Hetekig tartott a vizsgálat, amíg a tudósok meg nem értették eredményüket.
2015. december 26-án a LIGO gravitációs hullámokat vett fel egy másik fekete lyukú fúzióból. A kutatók még mindig dolgoznak a hangszerek finomhangolásán, amelyek szerint jobb lesz csak a távoli kozmikus távolságok mérésén.
A fekete lyukak felismerése, bár valóban emlékezetes, még csak a kezdet. Egyre inkább felfedezzük, mennyit nem tudunk. Ez valódi izgalom Thorne, Weiss és munkatársaik számára. Mi lenne, ha a sötét anyag úgy kerül a gravitációba, hogy még senki nem vette figyelembe? Ha a gravitációs hullámokat közvetlenül a Nagy Villámlás után vesszük fel, mit tanít nekünk az univerzum természetéről? A LIGO-nak köszönhetően most már hallhatjuk a csillagok között csengő izgalmas kompozíciókat, a még mindig ismeretlen zenét, ami ott van
"Teljes mértékben új módszert adtak az emberiség számára, hogy a világegyetemre nézzen." Stephen Hawking gratulál Kip Thorne-nek, Rainer Weiss-nek, Barry Barish-nak és Ronald Drevernek, az elsõ tudósoknak, akik észleltek a gravitációs hullámokat, a 2016. évi Smithsonian American Ingenuity Awards folyóiraton. Ebben az évben a LIGO mögött álló zsenik bejelentették, hogy végre megtalálják azt, amit Albert Einstein jósolt egy évszázaddal ezelőtt.
