S. Shapiro, R. Gold, V. Paschalidis, M. Ruiz, Z. Etienne & H. Pfeiffer. Movie: S. Shapiro, S. Connelly, A. Khan and L. Kong

 

Naučnici su 2015. prvi put detektovali signal gravitacijskog talasa/vala nastalog spajanjem dvije crne rupe3. U 09:51 GMT 14. septembra 2015. godine, dva detektora Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO) pokupila su prvi izravni potpis gravitacijskih talasa. Vijest o tome objavljena je nekoliko mjeseci poslije, 11. februara 2016. Tada je svijet prvi put upoznao ovaj značajni kosmološki fenomen, za koji smo pretpostavljali da postoji, ali nismo imali direktne dokaze o tome.

 
I u nauci ima šuškanja, curenja informacija, nagađanja “da će se nešto desiti”. Naučnici su ukapirali kako ide PR, pa su mnogo fora u odnosima sa javnošću prekopirali od holivudskih primadona i razmaženih bogatašica. To ide nekako ovako: prvo puste malo informacije da procuri, onda kažu da čekamo, onda se nešto snebivaju, fol provjeravaju i onda naprave pres-konferenciju gdje kažu da trač nije bio trač, nego je istina. Mediji se u tom periodu snebivanja natežu, daju se nagovještaji, mamci, udice i kosti za glodanje do finala.
 
Tako je bilo u slučaju detektovanja Higgsovog bozona, tako je i sad, u slučaju gravitacionih talasa.
 
Prva šuškanja su počela na Twitteru:
 
 
 
Časopis Nature, u kojem treba biti objavljen rad o gravitacionim talasima, mudro je ćutao i puštao da ljudi sa strane šire glasine po internetu.
 
O čemu se radi i zašto toliko buke oko ovog otkrića?
 

Naučnici koji rade u Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) – u pitanju su dva detektora gravitacionih talasa, jedan u Livingstone, Louisiana, a drugi u Hanfordu, Washington, najavili su za 11. februar 2016. iznenađenje. I, iznenađenje se desilo, tog dana u 4 i 15 po našem vremenu.

LIGO je posmatrao (“posmatrati” nije dobra riječ, znam) jedan “sasvim običan” događaj u kosmosu – sudar dvije crne rupe, jedne veličine 29, a druge veličine 36 masa Sunca. Zapravo, taj se sudar desio prije 1.3 miliona godina, ali toliko je trebalo da talasi iz dijela svemira gdje se desio sudar dođu do nas. Talasi su došli do Zemlje prije 5 mjeseci i otprilike toliko traju glasine o tome da su naučnici detektovali gravitacione talase. Statistika je predvidjela da će se u tangu sudara ove dvije crne rupe stvoriti gravitacioni talasi i da će ti talasi biti dovoljno jaki da se mogu detektovati na Zemlji. Statistička signifikantnost signala je veoma visoka i iznosi 5 sigma, što na jeziku fizičara znači da je značaj signala dovoljno velik da mogu objaviti otkriće.

 

LIGO grupu čini više od 1000 naučnika širom svijeta koji su se udružili u potrazi za gravitacijskim talasima.

Suštinski, otkriće gravitacionih talasa neće revolucionizirati život na Zemlji. Ono što, pak, jeste bitno u ovom otkriću, jeste to da je Einsteinova Opšta teorija relativnosti u potpunosti potvrđena i da se više ne može govoriti da je Teorija relativnosti “tek teorija” i da “možda sve to ipak nije tako”.

 

 

Gravitacijski talasi nose informacije o njihovom dramatičnom porijeklu i o prirodi gravitacije do kojih se inače ne može doći.
Oni su talasi u tkivu prostor-vremena koji potječu od kataklizmičkog događaja u dalekom svemiru. Njihovo otkrivanje potvrđuje veliko predviđanje Opšte teorije relativnosti Alberta Einsteina iz 1915. i otvara neviđen novi prozor u kozmos.
Prema Opštoj relativnosti, par crnih rupa koje kruže jedna oko druge gube energiju emisijom gravitacijskih valova, zbog čega se postupno približavaju jedna drugoj tokom milijardi godina, a zatim mnogo brže u posljednjim minutama.
Fizičari su zaključili da su otkriveni gravitacijski talasi nastali tijekom posljednjeg djelića sekunde spajanja dvije crne rupa. Ovo spajanje proizvodi jednu, masivniju, rotirajuću crnu rupu, pretvarajući dio mase kombinovanih crnih rupa u energiju prema Einsteinovoj poznatoj formuli E = mc2. Ta se energija emituje kao posljednji, snažni nalet gravitacijskih valova.

Stephen Hawking je čestitao naučnicima sa LIGO na ovom otkriću:

 

Zapravo, gravitacioni talasi su nabori u prostor-vremenu koji nastaju kada se dvije crne rupe nađu blizu jedna druge (tj. formiraju se dovoljno blizu da jedna drugu “privuku”). Thibault Damour, teoretski fizičar koji se bavi gravitacionim talasima na Institut des hautes études scientifiques u Parizu, upoređuje ovaj događaj sa onim što se dešava kada se dva balona od sapunice nađu jedan pored drugog – oni se stapaju u jedan, veći balon, ali se u tom stapanju i deformiraju. Rezultat stapanja dvije crne rupe je jedna crna rupa savršeno sferičnog oblika, koja bi, za početak, zračila gravitacione talase.

Gravitacioni talasi koje je detektovao LIGO utjecali su na Zemlju tako da se cijela naša planeta sabijala i rastezala 1/100 000 nanometara, što je praktično širina jednog nukleusa atoma. Dakle, LIGO je detektovao ovo minijaturno rastezanje prostor-vremena:

V. Altounian/Science


Zapravo, detektovanje gravitacionih talasa, ne samo da potvrđuje Einsteinovu Opštu teoriju relativiteta, koja je nastala prije 100 godina (u novembru i početkom decembra 2015. obilježena je Stogodišnjica objavljivanja ove teorije), već i da su crne rupe fakt – da su to sferična tijela ogromne mase koja zakrivljuju prostor-vrijeme.





Sad ostaje pitanje da li gravitacioni talasi putuju brzinom svjetlosti. Postoji hipoteza da su kvanti gravitacije (još uvijek) hipotetičke čestice gravitoni, gravitacijski pandani fotona (i da su, naravno, bozoni). Ako je tako, i ako gravitoni nemaju masu, gravitacioni talasi bi se kretali brzinom svjetlosti.

Međutim, ako imaju masu, gravitacioni talasi bi se kretali sporije od svjetlosti. LIGO mjeri i gama zračenje, koje se kreće brzinom svjetlosti (jer, to su fotoni visoke energije). Ako gravitacioni talasi i gama zraci imaju istu brzinu, onda to znači da se i gravitacioni talasi kreću brzinom svjetlosti.

Ovdje se nalazi link za YT video PHDComics koji na vrlo simpatičan način govori o Einsteinovoj Opštoj teoriji relativnosti, o gravitacionim talasima i LIGO eksperimentu.

Naučnici koji su učestvovali u ovom otkriću su najvjerovatnije kandidati za Nobelovu nagradu čak već ove godine, a ako ne ove, onda sigurno u naredne dvije-tri godine. Vjerovatno se radi o Reineru Weissu i još nekoliko ljudi koji su bili uključeni u rad LIGO na detekciji gravitacionih talasa.

 

UPDATE: Za odlučujući doprinos detektoru LIGO i detekciji gravitacijskih talasa, Kraljevska švedska akademija nauka dodijelila je 2017. Nobelovu nagradu za fiziku Raineru Weissu, Barryju C. Barishu i Kipu S. Thorneu.