Byl to okamžik, jen okamžik, kdy se zdálo, že se všichni přestali bavit o válkách a politice a dívali se na oblohu. 11. února 2016 hlavní zpravodajství informovalo, že lidstvo poprvé detekovalo gravitační vlny procházející Zemí z nejhlubšího vesmíru, což je neskutečně jemný, ale hluboký jev, který poprvé předpověděl Albert Einstein v roce 1916. Vlny pocházely ze dvou černých děr který se srazil před 1, 3 miliardami let, což byl kosmický dopad, který generoval desetkrát více energie než světelná energie všech hvězd v pozorovatelném vesmíru dohromady. Gravitační vlny, které vytvořil, však zmizely na pouhý pramínek, když se vlnily prostorem a časem. Žádný nástroj je nikdy nedokázal odhalit - dosud.
Z tohoto příběhu
Black Hole Blues a další písně z vesmíru
KoupitSouvisející obsah
- Vědci slyší ještě dvě starověké černé díry
Ačkoli úspěch byl umožněn více než 1000 vědců a inženýrů pracujících po celá desetiletí, hlavní hybateli byli Kip Thorne, Ronald Drever a Barry Barish, všichni Caltech; a Rainer Weiss z MIT. Aby zachytili jejich nepatrně malý lom, nasadili jedinečně obrovský detektor, gravitační vlnovou observatoř s vlnovou délkou 620 milionů dolarů nebo LIGO, která má jednu část v Louisianě a druhou ve státě Washington.
Thorne vedla kampaň za tento projekt v 80. a 90. letech v řadě přednášek po celém světě. Lanky a vousatý už byl legendou v astrofyzice - teoretik s vizí tak expanzivní, že později pomohl vytvořit hollywoodské filmy, jako je Interstellar . Když začal svou kariéru, mnozí fyzici si mysleli, že gravitační vlny samy o sobě jsou sci-fi, navzdory Einsteinově predikci. V ostré pauze od newtonovské fyziky navrhla Einsteinova obecná teorie relativity, že gravitace generovala dříve nezjištěné vlnky, které se pohybovaly časoprostorem podobně jako zvuk.
Měření těchto vln se však zdálo téměř nemožné. Ve srovnání s jinými silami je gravitace extrémně slabá. Elektromagnetická síla mezi dvěma elektrony je 10 40 (více než bilionkrát bilionkrát bilion) silnější než jejich gravitační přitažlivost. Záznam gravitační vlny by vyžadoval extrémně masivní objekty a nepředstavitelně citlivé nástroje.
Přesto Thorne říká, že věřil, že gravitační vlny existovaly v době, kdy zahájil doktorát v roce 1962. V průběhu sedmdesátých let s ním většina vědců souhlasila, přesvědčena pomocí vzduchotěsných matematických modelů a experimentů s myšlenkami. Hudba tam byla. Prostě to ještě neslyšeli.
LIGO, postavený v polovině 90. let a poprvé aktivovaný v roce 2002, byl navržen tak, aby byl na tyto drobné trily skvěle citlivý. Hvězdárna zahrnovala dva obří detektory ve tvaru písmene L, umístěné od sebe 1 865 mil. Vzdálenost mezi nimi a vzdálená poloha těchto dvou stanovišť by zabránila tomu, aby tyto dva nástroje zachytily rušení ze stejného pozemského třesu nebo projíždějícího kamionu. Každý detektor byl tvořen dvěma 2, 5 mil dlouhými rameny s laserem na křižovatce, rozděleným na dva paprsky a zrcadla na obou koncích. Když trubice prošla gravitační vlnou, vědci předpověděli, že to zkrátí časoprostor jen nepatrně - asi deset tisícinu průměru jednoho protonu. Toto nepatrné zkreslení by stačilo ke změně délky zkumavek a laserovému lesku na detektorech.
Poznámka editora, 28. února 2017: Tento článek původně odkazoval na elektromagnetický „tah“ mezi dvěma elektrony, ale „síla“ je pro jeho popis lepší slovo.
Přihlaste se k odběru časopisu Smithsonian za pouhých 12 USD
Tento článek je výběr z prosincového čísla časopisu Smithsonian
KoupitPočáteční kolo experimentů LIGO před více než deseti lety nedokázalo zachytit signál. Ale při velkém zdvojnásobení jejich počáteční sázky vědci přesvědčili Národní vědeckou nadaci, aby utratila dalších 200 milionů dolarů na upgrade LIGO, a do roku 2015 byla práce dokončena. Výzkumný tým nyní zahrnoval více než 1 000 vědců z 90 institucí po celém světě. Očekávání byla ohromující. V srpnu loňského roku Weiss řekl Janně Levinové - astrofyzikovi z Columbie, který psal knihu o LIGO s názvem Black Hole Blues and Other Songs from Outer Space - „Pokud nezjistíme černé díry, je to věc selhání.“
V pondělí 14. září 2015 přišla gravitační vlna odněkud hluboko na jižní obloze. To pinged nástroj v Louisianě před plavbou přes Spojené státy k ping nástroj ve státě Washington o sedm milisekund později. V 5:51 hod. Zařízení LIGO konečně zaznamenalo ten malý švit.
Jak Levin uvedl, velkým úspěchem LIGO bylo to, že přidalo zvukový doprovod k tomu, co bylo dříve tichým filmem. Devadesát pět procent vesmíru je tmavé, což znamená, že je mimo měření našich nejpokročilejších dalekohledů a radarových zařízení. Tato slabá gravitační vlna umožnila vědcům poprvé detekovat pár černých děr - a byly mnohem větší, než se očekávalo. Jeden byl 29krát větší než hmotnost a druhý 35krát větší než Slunce.
Když Thorne a Weiss poprvé viděli záznamy, měli strach, že hackeři do protokolů vložili poškozená data. (Drever se nedokázal podělit o jeho odpověď: V průběhu let se necítil dobře a byl v pečovatelském domě v rodném Skotsku.) Trvalo několik týdnů, než se vědci vyrovnali s jejich dosažením.
26. prosince 2015 společnost LIGO zaznamenala gravitační vlny z jiného sloučení černé díry. Vědci stále pracují na vyladění nástrojů, o nichž se tvrdí, že se zlepší jen při měření vzdálenějších kosmických vzdáleností.
Zjištění černých děr, i když skutečně okamžitých, je teprve začátek. Stále více objevujeme, kolik toho nevíme. To je skutečné vzrušení pro Thorne, Weiss a jejich kolegy. Co když temná hmota dopadne na gravitaci způsobem, který nikdo nikdy neuvažoval? Pokud zachytíme gravitační vlny hned po Velkém třesku, co nás to naučí o povaze vesmíru? Díky LIGO nyní můžeme začít slyšet fascinující skladby zvonící mezi hvězdami, dosud neznámou hudbu toho, co je tam venku
"Poskytli lidstvu zcela nový způsob pohledu na vesmír." Stephen Hawking, gratuluje Kip Thorne, Rainer Weiss, Barry Barish a Ronald Drever, první vědci, kteří detekují gravitační vlny, na Smithsonian magazínu American Ingenuity Awards 2016. Letos géniové za LIGO oznámili, že konečně zjistili, co Albert Einstein před sto lety předpověděl.
