Po zapnutí v septembri 2015 dvojité observatórium LIGO - gravitačné vlnové observatóriá s laserovým interferónom v Hanforde, Washingtone a Livingstone v Louisiane - súčasne zistilo zlúčenie dvoch čiernych dier v prvom pracovnom stretnutí, hoci ich citlivosť bola nastavená na 30% je to možné. Zlúčenie dvoch čiernych dier 36 a 29 slnečných hmôt objavených 14. septembra 2015 a ďalších čiernych dier pri 14 a 8 slnečných masách objavených 26. decembra 2015 poskytlo prvé definitívne a priame potvrdenie existencie gravitačných vĺn. Trvalo to storočie, kým sa to stalo. Nakoniec bola technológia schopná otestovať teóriu a potvrdiť ju.
Objav týchto vĺn je však len začiatok: nová éra sa teší v astronómii. Pred 101 rokmi Einstein predložil novú teóriu gravitácie: všeobecnú relativitu. Spolu s tým došlo k realizácii: vzdialené masy nepriťahujú podobné okamžite v celom vesmíre, táto prítomnosť hmoty a energie deformuje tkanivo časopriestoru. Tento úplne nový obrázok gravitácie so sebou priniesol celý rad neočakávaných dôsledkov vrátane gravitačných šošoviek, rozširujúceho sa vesmíru, gravitačnej dilatácie času a - ako vieme iste, aj existencie nového typu žiarenia: gravitačné vlny. Keď sa masy pohybujú alebo zrýchľujú vo vzťahu k sebe navzájom priestorom, reakcia samotného priestoru vytvára vlnky. Toto vlnenie sa pohybuje vesmírom rýchlosťou svetla a v dôsledku toho padá do našich detektorov,nás informuje o vzdialených udalostiach prostredníctvom gravitačných vĺn.
Najjednoduchšie je zistiť objekty, ktoré vysielajú silné signály, konkrétne:
- veľké hmotnosti, - umiestnené v malej vzdialenosti medzi sebou, - rýchlo sa otáčajúce, Propagačné video:
- s výrazne meniacimi sa obežnými dráhami.
Najlepšími kandidátmi sú evidentne kolízne objekty, ako sú čierne diery a neutrónové hviezdy. Musíme tiež pamätať na frekvenciu, pri ktorej dokážeme detekovať tieto objekty, ktoré budú zhruba rovnaké ako dĺžka dráhy detektora (dĺžka ramena vynásobená počtom odrazov) vydelená rýchlosťou svetla.
LIGO so svojimi 4 kilometrovými ramenami s tisíckami svetelných odrazov vidí objekty na frekvenciách v milisekundovom rozsahu. Zahŕňa to zlúčenie čiernych dier a neutrónových hviezd v poslednom štádiu zlúčenia, ako aj exotické udalosti, ako sú čierne diery alebo neutrónové hviezdy, ktoré spotrebúvajú veľké množstvo hmoty a gurgulu, sú sférickejšie. Vysoko asymetrická supernova môže tiež vytvoriť gravitačnú vlnu; Zlyhanie jadra pravdepodobne nenaruší detektory gravitačných vĺn, zlúčenie bielych trpasličích hviezd v okolí by mohlo dobre.
Už sme videli zlúčenie čiernych dier s čiernymi dierami a ako sa LIGO zlepšuje, je rozumné predpokladať, že v najbližších rokoch budeme mať prvú generáciu odhadov čiernych dier hviezdnych hmôt (od niekoľkých do sto solárnych hmôt). LIGO musí tiež nájsť zlúčenie neutrónových hviezd s neutrónovými hviezdami; Keď observatóriá dosiahnu plánovanú citlivosť, budú môcť pozorovať tri až štyri udalosti za mesiac, ak sú naše odhady frekvencie ich fúzií a citlivosti LIGO správne.
Asymetrické supernovy a bublanie exotických neutrónových dier bude veľmi zaujímavé zistiť (ak je to možné, pretože sa považujú za zriedkavé udalosti). Najväčšie objavy sa však dajú očakávať od viacerých detektorov. Keď detektor VIRGO v Taliansku začne fungovať, bude možné vďaka triangulácii dosiahnuť skutočné umiestnenie: budeme schopní presne určiť, kde sa tieto udalosti rodia vo vesmíre, a potom vykonať optické merania. Za VIRGO budú nasledovať interferometre gravitačných vĺn v Japonsku a Indii. Naša vízia oblohy gravitačných vĺn dosiahne o niekoľko rokov novú úroveň.
Naše najväčšie úspechy sa však začnú, keď do vesmíru prinesieme ambície gravitačnej vlny. Vo vesmíre sa neobmedzujete iba na seizmický hluk, pády nákladných automobilov alebo tektonické platne; iba tiché vákuum v pozadí. Nie ste obmedzení zakrivením Zeme, možnou dĺžkou pozorovacích ramien; je možné spustiť observatórium ďalej od Zeme alebo dokonca na obežnú dráhu okolo Slnka. Môžeme merať objekty nie milisekundy, ale sekundy, dni, týždne alebo dlhšie. Mohli sme zistiť gravitačné vlny zo supermasívnych čiernych dier, vrátane najväčších známych objektov vo vesmíre.
Nakoniec, ak vybudujeme dostatočne veľké a citlivé vesmírne observatórium, mohli by sme vidieť gravitačné vlny, ktoré zostali zo samotného Veľkého tresku. Mohli sme priamo zistiť gravitačné poruchy kozmickej inflácie a nielen potvrdiť náš kozmický pôvod, ale tiež dokázať, že samotná gravitácia je kvantovou silou prírody. Koniec koncov, tieto inflačné gravitačné vlny sa nemohli objaviť, ak samotná gravitácia nebola kvantovým poľom.
V súčasnosti prebieha diskusia o tom, ktorá misia NASA bude prioritou v 30. rokoch 20. storočia. Aj keď sa ponúka veľa dobrých misií, stojí za zmienku vybudovanie vesmírneho observatória gravitačnej vlny na obežnej dráhe okolo Slnka. Máme technológiu, preukázali sme jej funkčnosť, potvrdili sme existenciu vĺn. Budúcnosť gravitačnej vlnovej astronómie je obmedzená iba tým, čo nám môže poskytnúť vesmír samotný a koľko na to vynaložíme. Rozkvet novej éry už začal. Otázkou zostáva, ako jasne bude toto nové pole astronómie žiariť.
ILYA KHEL