Znanstvenici LIGO otkrivaju gravitacijske valove, dokazuju kako je Albert Einstein u pravu

Danas su znanstvenici s LAG-om potvrdili da su konačno pronašli dokaze o gravitacijskim valovima i na taj način riješili 100-godišnju zagonetku koju je opsjedao Albert Einstein. To je jedno od najvažnijih otkrića koje su ikada napravili fizičari i obećava da će voditi prema kaskadi drugih otkrića.

"Otkrili smo gravitacijske valove", izjavio je direktor LIGO-a David Reitze tijekom priopćenja u četvrtak, potvrđujući višemjesečne glasine koje kruže oko znanstvene zajednice. - Ovo je doista znanstvena munja. I uspjeli smo - sletjeli smo na mjesec.

Godine 1916. Einstein je objavio svoju teoriju relativnosti. Među mnogim načinima na koje ona igra ključnu ulogu u temeljima moderne fizike, teorija je predvidjela postojanje gravitacijskih valova: talasi u prostor-vremenu koji se kreću prema van, uzrokovani prisutnošću mase. Postavljajući postojanje tih valova, Einstein je umro prije nego što ih je zapravo pronašao.

Budući da je Einsteinov rad bio sjemen, gotovo sve što mislimo da znamo o gravitaciji ovisi o postojanju gravitacijskih valova. To znači da do danas većina onoga što smo znali o gravitaciji zapravo nije potvrđena. Sve se to mijenja.

Zašto je trebalo toliko vremena? Gravitacijski su valovi tako opsceno mali i slabi da su znanstvenici tražili signal koji je na skali od -23. Uvijek je postojao višak sekundarnih dokaza, ali pravi se dokaz nevjerojatno teško može pronaći na toj ljestvici, zbog čega je LIGO sastavljen prije 25 godina. Suradnja između MIT-a, Caltecha i gotovo 1000 znanstvenika u 16 zemalja, LIGO je izgradio nešto što se naziva interferometar: instrument dugačak četiri kilometra koji puca lasera naprijed-natrag s ogledalima kako bi detektirao signale koji su maleni 1/1000 promjera proton.

LIGO je izgradio dva od tih ultra-osjetljivih instrumenata - jedan u Hanfordu, Washingtonu i drugi u Livingstonu, Louisiana - kako bi se uvjerili da se sve što pronađu mogu provjeriti. Oba su instrumenta objavljena 2002., ali 13 godina nije bilo ništa osim tame.

Dana 14. rujna 2015., dva dana nakon što su novouređeni interferometri pušteni u rad, istraživači LIGO-a konačno su pronašli nešto. Kao što bi kasnije saznali, to je bio signal koji su proizvele dvije crne rupe - svaka oko 150 kilometara u promjeru i 30 puta masa sunca. Spiralno su se spuštali na oko pola brzine svjetlosti. Sudarili su se i spojili u jednu crnu rupu.

Ukupna energija koju je izbačen sudar bio više od 50 puta jači od svih zvijezda u svemiru zajedno.

Prema Reitzeu, snimljeni signali bili su u skladu s onim što bi Einsteinova teorija mogla predvidjeti u tim okolnostima. Unatoč tome, on i njegovi kolege smatrali su da su ti podaci "zapanjujući".

Signali nisu samo zavirili u izgled gravitacijskih valova. Oni također ilustriraju stvarna obilježja događaja spajanja i crnih rupa prije i nakon sudara. Prema LIGO znanstveniku Gabrieli Gonzalez, valni oblici snimljenih signala pokazuju da je spojena crna rupa zapravo nešto manje od zbroja izvornih dvaju objekata. Nadalje, "ovo spajanje se dogodilo prije 1,3 milijarde godina", reče ona, "kada se multicelularni život ovdje na Zemlji tek počeo širiti."

Gonzalez je odigrao modificiranu audio snimku signala - kratko, ptičje cvrkutanje. "Ovo je prvi koji će doći", rekla je.

Posljedice nalaza ne mogu biti precijenjene. Ovo otkriće ne ostavlja samo stoljetnu misteriju - otvara ljude do učenja više o svemiru kroz jedinstvenu leću. Prije četvrtka, astrofizičari su bili ograničeni na proučavanje svemira putem elektromagnetskog spektra. Iako smo mnogo naučili, postoji ogromna količina zvijezda, supernova, crnih rupa i drugih pojava koje ne možemo proučavati bez promatranja i mjerenja gravitacijskih valova. Znajući da konačno možemo slušati te signale, znanstvenici otvaraju cijeli dio svemira koji je bio zatvoren.

Zapravo, rezultati LIGO-a učinkovito dokazuju postojanje crnih rupa.

Možda najzanimljivije, naglasio je glasoviti astrofizičar i suosnivač LIGO-a, Kip Thorne (rangiran je na 7. mjestu, ali zasigurno sada uzdiže), bit će mogućnost proučavanja onoga što je poznato kao „kozmičke žice“, koje znanstvenici misle pomoći objasniti širenje i inflaciju svemira od Velikog praska.

Druga pitanja koja bi znanstvenici mogli odgovoriti većim proučavanjem gravitacijskih valova: Koliko se svemir širi? Što uzrokuje supernovu? Koliko brzo gravitacijski valovi putuju u odnosu na svjetlo?

Pokretanje LIGO-a “bio je veliki rizik”, kaže France Cordova, direktor Nacionalne zaklade za znanost. Ali čini se da se taj rizik danas isplatio. "Ajnštajn će biti sjajan."

Najava četvrtka također će sigurno povećati nade LISA Pathfinder - svemirska letjelica koja djeluje kao testni uređaj za eLISA, svemirski interferometar - i uvelike će potvrditi novac i vrijeme uloženo u taj projekt.

I to je samo početak. Naučit ćemo više o svemiru nego što smo ikada pomislili da je moguće, i možda ćemo se konačno približiti razumijevanju porijekla i budućnosti svemira. "Ono što je zaista uzbudljivo je ono što slijedi", rekao je Reitze.