Astronomové 'ulovili' novou gravitační vlnu. S desetkrát větší přesností než dosud

- Vesmír autor: Ladislav Loukota

Šuškanda o tom, že vědci věnující se detekci gravitačních vln objevili něco nového a významného, se po několika týdnech tajností potvrdila. Díky mezinárodní spolupráci se jim podařilo odhalit novou, v pořadí čtvrtou a doposud nejvýznamnější gravitační vlnu.

Vizualizace kolize černých děr

Vizualizace kolize černých děr,zdroj: NASA

Jako vždy, když se čeká oznámení velké novinky, ale zainteresovaní lidé se k němu nechtějí vyjadřovat, se odborníci pustili do rozsáhlých spekulací. Především astrofyzik J. Craig Wheeler z Texaské univerzity zaujal davy odborníků zmínkou, že nová gravitační vlna byla prý detekována spolu s optickým zdrojem.

To by pomohlo potvrdit pozorování gravitační laboratoře LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) a zároveň znamenalo, že se objevil nový objekt, tedy nejen doposud pozorované černé díry. Nejvíce se proto spekulovalo o tom, že snad došlo na detekci kolize dvou neutronových hvězd.

Náznaky přiměly Miku McKinnonovou z magazínu New Scientist zjistit, na jaké kosmické oblasti se v poslední době zaměřily optické teleskopy – mělo se jednat o 130 milionů světelných let vzdálenou galaxii NGC 4993… Působilo to nadějně.

Gravitační vlny jako svědci dramat v kosmu

Gravitační vlny přitom byly potvrzeny teprve předloni detekcí pravděpodobné kolize dvou černých děr vzdálených 1,3 miliardy let. Tedy v době, kdy byla Země ještě stále planetou obývanou mikroby.

Právě to je na potvrzení existence gravitačních vln nejzajímavější –  jakožto vlnky v předivu časoprostoru jsou dnes detekovatelné vlny generovány těmi největšími kataklyzmaty v kosmu. Kvůli extrémní vzdálenosti a povaze černých děr z podobných jevů postrádáme důkaz v podobě světla či jiných částic. Jedinými "svědky" těchto dramatických událostí jsou tak právě gravitační vlny.

Stejně jako když jsme poprvé pohlédli na noční oblohu infračervenými teleskopy či radioteleskopy, se nám tak díky gravitačním vlnám otevírá zcela nová éra astronomie. Skoro jako kdyby astronomové získali po zraku, hmatu, čichu a chuti najednou i sluch.

Tedy – otevře se, až budeme vlny s to spolehlivě detekovat na běžné úrovni. Ačkoliv existenci gravitačních vln předpovídal již před více než sto lety Albert Einstein, k jejich zachycení bylo třeba až těch nejmodernějších a nejcitlivějších přístrojů. 

Americká gravitační observatoř LIGO k tomu využívá pozorování dvou několikakilometrových laserových paprsků v interferometru, který je gravitační vlnou "velmi mírně rozechvěn". Detektor LIGO, sestavený pro dvojí jistotu ze dvou vzdálených pracovišť ve Washingtonu a Louisianě, od své první detekce zachytil ještě dvě další kolize černých děr.

Spojení observatoří zvýšilo přesnost 

Aby mohla ještě zvýšit svou přesnost, se observatoř v poslední době spojila s dalším detektorem – evropským Virgo pracujícím na stejném principu. Společně sice neobjevily kolizi neutronových hvězd, jak odborníci tipovali a doufali, ale i tak je čtvrtá detekce gravitačních vln významná, protože se podařilo zdroj určit s desetkrát větší přesností než v minulosti.

Asi nepřekvapí, že se přesnějšímu určení polohy podařilo právě díky spolupráci detektorů LIGO a Virgo. Novou vlnu, označenou podle data zachycení v polovině srpna jako GW 170814, nejdříve zachytil první detektor LIGO v Louisianě – poté, o šest milisekund později, rozkmitala detektor ve státě Washington. Dalších šest milisekund na to dorazila do evropské observatoře Virgo. 

Protože všechny tři detektory jsou na Zemi umístěny v různých oblastech a snímají celou oblohu, bez jejich vzájemné triangulace by pozorování nebylo možné. Leč s využitím dat ze všech tři detektorů bylo konečně možné poprvé v praxi ověřit polarizaci gravitační vlny GW 170814 při jejím šíření trojrozměrným prostorem – detekce jediným zařízením v minulosti něco takového neumožňovala.

Jinými slovy, máme v kapse další důkaz, že Einstein měl před sto lety pravdu. 

Ještě zajímavější je skutečnost, že díky spojení dat ze všech tří detektorů bylo možné zdroj určit desetinásobně přesněji než v případě tří minulých kolizí. LIGO samo jistou kapacitu k přesnější detekci má, s Virgem však dosahuje řádového zlepšení.

To je pro astronomii podstatný posun. Pokud bychom totiž přirovnali detektory gravitačních vln k dalekohledům, tak by nový objev odpovídal zaostření rozmazaného tělesa. A to je zřejmě ještě významnějším krokem, než by byla detekce kolize neutronových hvězd. 

Detektory zabydlí oblohu černými děrami

Vyšší citlivost jde samozřejmě ruku v ruce s vyšší přesností. Mezinárodní tým díky tomu zjistil, že GW 170814 byla způsobena srážkou dvou černých děr vzdálených 1,8 miliardy světelných let od Země. První černá díra měla hmotnost 31násobku hmotnosti Slunce, druhá 25násobku. Poté, co došlo na jejich spojení, vznikla černá díra vážící stejně jako 53 Sluncí. Vlnu GW 170814 tak vygenerovala obtížně představitelná hmota tří Sluncí.

Zdá se to být hodně, vědci jsou si však jistí, že nová spolupráce mezi detektory bude mít za následek rapidní příbytek podobných detekcí. Ty bychom podle panelu mohli nacházet až jednou týdně – a gravitační detektory by tak mohly začít mapu oblohy zabydlovat černými děrami a dalšími doposud neznámými jevy.

Gioanni Losurdo z Virgo přirovnal detekci gravitačních vln k prvnímu okamžiku, kdy člověk pohlédl dalekohledem k nebesům: "Stejně jako s Galileem, i nyní má lidstvo k dispozici nový nástroj určený k pozorování oblohy. S každým novým nástrojem přibývá šance na poznání, které může sloužit jako inspirace (...) a může přinést změnu uvnitř tisíců myslí."

Již nyní však metody detekce gravitačních vln začínají čeřit vody v soukromé sféře. Stejné prostředky, které dovedou detekovat vzdálené černé díry, totiž budou jednou možná schopné najít i nerostné žíly ukryté pod povrchem, stejně jako nepřátelské ponorky pod hladinou oceánu.

Hrouda zlata nebo jaderná ponorka jsou samozřejmě výrazně méně hmotné než dvojice černých děr – zároveň jsou však také výrazně blíž. Gravitační detektory, původně vyvinuté čistě pro vědecké bádání a novou sféru astronomie, by tak mohly být novou významnou inovací jak v průmyslu, tak i vojenství.

Tagy: Vesmír černá díra gravitační vlna

Zdroje: vlastní