Predstavte si, že sa blížite k budove, idete na koncert. Trochu meškáte a koncert sa už začal. Z diaľky najprv nepočujete nič, no potom začujete dunenie basy a bicích. Ako sa približujete, pribúdajú ďalšie nástroje a hudba postupne ožíva – čoskoro počujete kapelu v plnej zostave.
Na Slovensku bol na jeseň minulého roku Kip Thorne, ktorý sa okrem iného preslávil Nobelovou cenou za objav gravitačných vĺn. Bol jedným zo zakladateľov projektu LIGO, aj keď spočiatku neveril, že zachytenie gravitačných vĺn môže byť reálne. Počas prvej fázy experimentu vyzerala byť jeho pôvodná skepsa na mieste, detektor nezachytil nič. Bolo ticho. Až zvýšenie citlivosti viedlo k zachyteniu gravitačných vĺn, chveniu časopriestoru, ktoré vzniklo počas zrážky dvoch čiernych dier pred vyše miliardou svetelných rokov.
Zdroje vlnenia
Je vtipnou náhodou, že frekvencia takýchto gravitačných vĺn je taká, že v prípade zvukových vĺn by sme ich dokázali počuť. Frekvencia nie je ani veľmi veľká a ani malá, znelo by to približne ako žblnknutie alebo cmuknutie ústami.
Od prvého úspechu sa podarilo zachytiť gravitačné vlny z ďalších zrážok, či už čiernych dier alebo neutrónových hviezd. Je to fenomenálny úspech, no treba povedať, že zatiaľ počujeme z celej kapely len jeden či dva nástroje.
Na vznik gravitačných vĺn, ktoré môžeme zachytiť, treba nesymetrický pohyb niečoho ťažkého. Práve zrážka čiernych dier vyvolá gravitačné vlny, ktoré sú dostatočne silné a zároveň majú primeranú frekvenciu, aby ich dokázali zaznamenať pozemské detektory s rozmermi niekoľkých kilometrov.
Gravitačné vlny však môže vytvoriť aj niečo iné. Napríklad nepravidelná supernova alebo malá čierna diera, ktorá krúži okolo masívnej. Alebo zrážka dvoch supermasívnych čiernych dier, ku ktorej dochádza pri splynutí dvoch galaxií. No a v neposlednom rade aj najdramatickejšia udalosť v histórii vesmíru – veľký tresk. Rozdiel je vo frekvencii takýchto gravitačných vĺn – sú to akoby iné hudobné nástroje.
Hudba budúcnosti
Na mnohé z nich nie sú pozemské detektory vhodné napríklad preto, lebo sú primalé. Rozhoduje dĺžka ich ramien, ktorej vzdialenosť meriame a ktorú ovplyvňuje prechod gravitačných vĺn. Veľkosť takéhoto detektora na Zemi bude vždy maximálne niekoľko kilometrov. Existuje však spôsob, ako tieto obmedzenia obísť, napríklad vyslať niekoľko satelitov a presným meraním ich vzdialenosti detegovať prechod gravitačných vĺn.
Druhou možnosťou, ktorá vytvorí ramená obopínajúce veľkú časť vesmíru, je presne merať zmenu vzdialeností ďalekých objektov. Ako také niečo dosiahnuť? Napríklad pulzary sú veľmi stabilne blikajúce astronomické objekty a presným meraním ich signálu môžeme zachytiť drobné časové odchýlky spôsobené gravitačnými vlnami.
Gravitačné vlny nám otvorili nové okno do vesmíru. Oprávnene vyvolali nadšenie, no bude to ešte lepšie – blížime sa ku koncertu a zatiaľ počujeme len náznaky hudby. Gravitačné vlny zo zrážky čiernych dier sú iba prvým nástrojom, ktorý sme zachytili. Snáď nás čakajú aj tie zo supernov, zrážok galaxií či inflácie. Sme zvedaví, ako bude znieť toto vesmírne blues.
Samuel Kováčik
Fakulta matematiky, fyziky a informatiky
Univerzita Komenského v Bratislave
Viac podobných článkov nájdete na stránke vedator.space.
