Gravitační vlny jsou vlnění zakřivení časoprostoru, které se šíří vesmírem.
Jsou to příčné vlny, které se pohybují rychlostí světla vyzařovaného prudkými srážkami, ke kterým dochází ve vesmíru.
V praxi je extrémně obtížné přímo detekovat přítomnost gravitačních vln, protože prodloužení a komprese časoprostoru je velmi malá.
Prvotní gravitační vlny jsou ty, které vedly ke vzniku vesmíru, jak je vysvětleno v teorii velkého třesku.
Fúze dvou černých děr a šíření gravitačních vln
Gravitační vlny a Einstein
Byl Albert Einstein (1879-1955), který navrhl existenci gravitačních vln v Teorii obecné relativity.
V roce 1915 dospěl Einstein k závěru, že gravitace byla to deformace časoprostoru.
Fyzik vyvinul teoretický základ, ale nedokázal existenci gravitačních vln. Jen o 100 let později vědecká komunita oslavila zachycení vln.
Nobelova cena za fyziku za rok 2017
Dne 3. října 2017 obdrželi vědci Rainer Weiss (MIT), Barry Barish a Kip Thorne (Caltech) Nobelovu cenu za fyziku. Poprvé detekovali gravitační vlny v září 2015.
Bylo to uznání díla, které začalo na konci šedesátých let.
Vědci věří, že zachycení gravitačních vln nám umožní pozorovat vesmír novým způsobem a poskytne širší porozumění světu kolem nás.
Rainer Weiss, Kip Thorne a Barry Barish, nositelé Nobelovy ceny za fyziku za rok 2017
Detekce vln v roce 2015
Gravitační vlny byly poprvé ve Spojených státech detekovány 14. září 2015 přesně v 06:50:45 (brasilského času).
Jak se to stalo?
Povstali z otřesu černé díry s 36 a 29 slunečními hmotami (36 Msol a 29 Msol) a došlo k nim ve vzdálenosti 1,3 miliardy světelných let.
Jak ztrácejí energii, černé díry se přibližují, díky čemuž se otáčejí rychleji.
Tento nepřetržitý pohyb kolem sebe způsobuje jejich srážku, což má za následek gravitační vlny.
Oznámení o detekci vln učinil David Reitze, ředitel projektu, jen o několik měsíců později, v únoru 2016.
Ten stejný rok, v červnu 2016, byly znovu detekovány gravitační vlny.
Tentokrát byly černé díry 14krát a 8krát hmotnější než Slunce (14 Msol a 8 Msol) a vyskytly se ve vzdálenosti 1,4 miliardy světelné roky.
Poslechněte si zvuk gravitačních vln:
LIGO - observatoř gravitačních vln
Důkaz byl umožněn díky projektu detektoru Ligo - Laserový interferometr Gravitační vlnová observatoř (Observatoř gravitačních vln pomocí laserové interferometrie).
V rámci projektu byly postaveny dva interferometry ve Spojených státech vzdálených přibližně 3000 kilometrů: jeden v Livingstonu v Louisianě a druhý v Hanfordu ve Washingtonu.
Systém je tvořen dvěma kolmými rameny dlouhými 4 kilometry. Má také zařízení, která eliminují hluk z různých zdrojů vln, například zemětřesení.
Interferometr se skládá ze světelného zdroje (laseru), zrcadla na konci každého ramene, zrcadla, které rozděluje světelný paprsek na dvě části, a fotodetektoru.
Provoz společnosti LIGO sahá do roku 2002. V letech 2010 až 2015 byl její provoz přerušen kvůli procesu aktualizace, který, jak se zdá, fungoval, vzhledem k tomu, že v tomto roce došlo k velkému vědeckému úspěchu.
LIGO - detektor v Livingstonu v Louisianě
Detektory po celém světě
Kromě stávajících detektorů ve Spojených státech je jich tucet dalších v 9 zemích.
V Brazílii máme gravitační vlnový detektor Mário Schenberg z USP Physics Institute. Začátek jeho výstavby sahá do roku 2000 a je výsledkem projektu s názvem graviton.
Projekt má výzkumné pracovníky z INPE (National Institute for Space Research), z Cefetsp (Federal Center for Technologické vzdělávání v São Paulu, ITA (Aeronautics Technological Institute) a Uniban (University Bandeirante).
Cestování v čase
Důkaz vln byl bezpochyby jedinečným okamžikem pro vědce tohoto století. To otevřelo cestu novým studiím gravitační astronomie.
Možná, že tento důkaz může umožnit cestování v čase, jako ve filmu "Zpět do budoucnosti".
Přečtěte si také:
- Teorie relativity
- Teorie velkého třesku
- vlny
