Tanuljunk Természetismeret

Gravitációs hullámok

A gravitációs hullámok a téridő fodrozódásai, amelyek létezésére és tulajdonságaira Einstein pontosan 100 évvel ezelőtt, az általános relativitáselmélete részeként következtetett. Az elmélet szerint gravitációs hullámokat a mozgó tömegek keltik, a forrásukról leválva fénysebességgel terjednek tova, és ahol áthaladnak, ott a tér “görbületét”, vagyis a térbeli pontok távolságát változtatják meg.

Jóllehet az 1970-es évek óta már közvetett bizonyítékok állnak a tudósok rendelkezésére, amelyek a gravitációs hullámok létezésére utalnak, e hullámokat észlelni mostanáig minden próbálkozás ellenére sem sikerült. A gravitáció a leggyengébb a természetben előforduló kölcsönhatások közt, így a gravitációs hullámok által okozott távolságváltozások, amelyek kimérése jelentené a hullámok közvetlen bizonyítékát, még hatalmas tömegű űrbéli objektumok (pl. fekete lyukak, neutroncsillagok, vagy szupernóva-robbanások) hullámai esetén is csak az atommagok méretének piciny töredékét jelentik. E kicsiny hatás miatt a gravitációs hullámok észlelése óriási kihívás, és rendkívüli pontosságú technológiát igényel.

A gravitációs hullámok észlelése nemcsak Einstein elméletének ad végső megerősítést, de általa a csillagászat és az asztrofizika forradalmi eszközt nyer. Minden tudást, amit az emberiség valaha is gyűjtött a Naprendszeren kívüli világról, különféle hullámhosszú fényhullámok megfigyelésével – távcsövekkel, rádióantennákkal, röntgenteleszkópokkal – szereztük meg. A gravitációs hullámok észlelése új “érzékszervet” ad az emberiségnek, amivel a világegyetem titkait megismerheti, kutathatja, megértheti. A gravitációshullám-csillagászat megszületése olyan forradalom, aminek jelentősége az egész csillagászat egykori születéséhez mérhető. Ez a páratlan érték az, ami kutatók és mérnökök százait – köztük magyar kutatókat is – vezetett arra, hogy munkájukat, egy nemzetközi együttműködésben, a gravitációs hullámok megtalálásának szenteljék.

Ez a történelmi erőfeszítés 2015. őszén elérte célját. A világ legérzékenyebb gravitációshullám-detektorai, az Egyesült Államokban található Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (röviden LIGO) két interferométere múlt év szeptember 14-én, minden előzetes várakozást felülmúlóan hamar jelezték két távoli, összeolvadó fekete lyuk gravitációshullám-jelét. Az észlelésre az első LIGO detektorok nagyszabású továbbfejlesztését követően, az ún. Advanced LIGO program keretében került sor.

gravitációs hullámok
A fekete lyukak egymásba spirálozódása és a kibocsájtott gravitációs hullámok szemléltetése (Forrás: T. Pyle/LIGO)

A felfedezést a LIGO detektorokkal dolgozó LIGO Scientific Collaboration (LSC) nemzetközi együttműködés kutatói – az adatok és eredmények többhónapos kiértékelése után – február 11-én jelentették be. Magyarországon a bejelentésre a Magyar Tudományos Akadémia épületében került sor, ahol a kollaborációt annak magyar tagjai (köztük Dr. Raffai Péter asztrofizikus, az ELTE adjunktusa) képviselték. A felfedezésből a magyar szakemberek is kivették a részüket, a LIGO detektorok műszeres fejlesztésétől, a detektorállomásokon és távolból is végzett műszakfelügyeleten át, az adatok kiértékelésén és a források modellezésén keresztül, a felfedezett jel és forrás tulajdonságainak vizsgálatáig, megvitatásáig, és írásba foglalásáig. Munkájuk eredményeként és elismeréseként, a felfedezést közlő szakcikk mintegy 1000 szerzője között, kilenc magyar kutató is társszerzőséget kapott.

A LIGO és a gravitációshullám-csillagászat számára a mostani észlelés a biztató kezdet. Az adatgyűjtés és -kiértékelés folytatódik, a területen a meglévő detektorok továbbfejlesztése, újabb detektorok megépülése, és számtalan új forrásból új jelek felfedezése várható.

Jóllehet az Univerzum a gravitációs hullámain keresztül eddig is folyamatosan szólt hozzánk, 2015 az az év, amikortól ez a hang az emberiségnél nyitott fülekre talál. Az ELTE kutatójával és oktatójával, az Eötvös Gravity Research Group (EGRG) nevű LIGO-tagcsoport egyik alapítójával, Dr. Raffai Péterrel együttműködve azért hozták létre a gravitacioshullam.hu oldalt, hogy a megszerzett tudás ne csak a kutatóké maradjon, de megértésében és örömében mindannyian osztozhassunk.

A kísérletek bemutatják: Czura Márk (Tamási Áron Német Kéttannyelvű Gimnázium) és Dercsényi Bence (Városmajori Gimnázium).

Minden, amit tudni szerettél volna a fekete lyukakról, de féltél megkérdezni | Magyar Iskola

%d bloggers like this: